DES MINERAIS DE PLOMB ARGENTIFÈRES
soient en quantité suffisante. A côté de ces avantages, les pyrites ont Tinconvénient de former beaucoup de sulfates, et d'exiger par suite qu'on prolonge beaucoup la durée de la seconde période pour arriver à la décomposition de ces sulfates.
Dans la fonte au four à manche» l'oxyde de fer produit par le grillage, en grande partie combiné avec la silice, ne peut pas suffire à la réduction des composés du plomb, il donne aux scories une fluidité qui compense reflet contraire produit piar Toxyde de zinc. Il ne dispense pas d'ajouter aux lits de fusion les minerais de fer destinés à produire l'agent de précipitation du plomb. La fusibilité des minerais grillés et agglomérés, le degré d'agglomération . qu on a pu leur donner à la fin du grillage, préservent en grande partie loxyde de zinc de la réduction ; les pertes par volatilisation sont donc moindres au four à manche, quand on traite des minerais blendeux contenant en même temps des pyrites, et Toxyde de fer produit par le grillage permet de maintenir dans des scories, encore suffisamment fluides, une plus grande quantité d'oxyde de zinc.
Il en résulte nécessairement que les famées sont moins chargées de zinc, et que leur traitement présente des difficultés moins grandes. La préseiïce des pyrites est donc très-utile dans les minerais blendeux.
Dans toutes les méthodes que j'ai examinées jusqu'à présent, la blende complique plus ou moins les opérations et augmente les pertes; le traitement par réactions au réverbère est le seul qui ne soit pas gravement influencé par cette gangue métallique, autant du moins qu'elle n'est pas en trop grand excès : les crasses ou résidus de l'opération contiennent beaucoup d'oxyde de zinc, qui rend très-difficile leur fonte au four à manche : on ne peut retirer qu'une partie du plomb et de l'ar-
166 MÉTHODES DB IRAITEHEirr
genl qu'elles contiennent. Les pertes et les dépenses faites pour le traitement des crasses sont faibles quand on les rapporte* aux minerais eux-mêmes.
Les inconvénients résultant de la présence de la blende n'atteignent que des produits secondaires, tandis que dans les autres méthodes les difficultés et les causes de pertes, sensibles dans toutes les opérations, sont importantes surtout dans l'opération principale, dans la fonte au four à manche.
Il serait donc avantageux de traiter les galènes biendeuses au réverbère, mais on n'a pas toujours la faculté d'appliquer cette méthode ; elle exige que les minerais soient très-riches en plomb, et ne contiennent pas de gangues quartzeuses. L'enrichissement n'est possible que pour les galènes peu argentifères, et la préparation mécanique ne peut pas séparer complètement les gangues siliceuses.
On est donc souvent obligé de se servir du four à manche, malgré les inconvénients graves que présente ce mode de traitement.
Il est du reste impossible de fixer, en s'appuyanl seulement sur des considérations théoriques, la méthode qu'il convient d'appliquer à un minerai de plomb dans les conditions diverses qui peuvent se présenter. La teneur en argent, la nature des gangues terreuses ou métalliques, indiquent théoriquement le procédé de traitement qu'il conviendrait d'adopter, mais cette première indication peut être beaucoup modifiée par l'examen pratique des conditions locales ; les prix des combustibles, ceux des réactifs nécessaires aux opérations, l'habileté et les traditions de la population ouvrière* l'évaluation approximative des pertes en métaux utiles, les variations (Hiflsibles dans la richesse des minerais et la nature des gangues, et même rimportance probable de
DES MnteRAis m plomb argentifères. 167
la production doivent entrer en ligne de compte pour l'adoption définitive d'une méthode.
On peut cependant poser quelques principes à peu près inTariables :
Le traitement au réverbère par réactions est le plus simple, généralement le plus économique, et celui dans lequel les pertes en métaux sont les moins fortes : il ne s'applique qu'aux minerais très-riches en plomb, dont les gangues sont la blende, le calcaire, le sulfate de baryte, le fer carbonate, ou le spath-fluor : il est inapplicable aux minerais qui contiennent plus de 4 à 5 pour 100 de gangues siliceuses.
La désulfuration directe par le fer métallique au réverbère ne peut être adoptée que pour des galènes presque pures et ne contenant pas beaucoup d'argent ; le iraitement est très-simple, mais très-dispendieux, et pour celte raison il ne doit être appliqué que dans des cas très-rares.
Au four à tuyère, la désulfuration directe par le fer ou par la fonte est un peu plus économique, mais le traitement est compliqué par les opérations qu'il faut faire subir aux résidus divers. La méthode ne doit .être employée que pour des minerais riches en plomb, peu argentifères, et renfermant peu de pyrites de fer.
Les minerais argentifères, à gangues diverses, pauvres en- plomb, peu susceptibles d'être enrichis par la préparation mécanique en raison de leur teneur en argent, doivent être traités par grillage et fonte au four à manche. Cette méthode présente de nombreuses variétés, commandées par les conditions locales autant au moins que par la nature des gangues des minerais. Les deux agents de réduction qu'on fait intervenir dans la fonte sont : le combustible solide, et le fer métallique produit dans le four même par la réduction partielle des minerais de fer ajoutés aux lits de fusion. Les galènes argen-
168 MÉIBODES DE TRAITEHEBrr
tifères , renfermant des gangues siliceuses, de la blende ou des pyrites, ne peuvent être traitées économiquement que par cette méthode.
Dans toutes les usines, il importe d'installer avec soin des appareils de condensation pour les métaux volatilisés et pour les matières fines entraînées pendant le travail. Il est toujours convenable de traiter dans des opérations spéciales les fumées et leé autres produits secondaires oxydés^ riches en plomb et pulvérulents.
Tralteaieiil des mliierais earbonatés.
Le carbonate de plomb existe en masses considérables dans un certain nombre de localités; il doit être traité seul dans plusieurs usines, et dans quelques-unes en même temps pour plomb et pour argent. On exploite aussi des gisements très-importants qui contiennent à la fois de la galène et du plomb carbonate ; le mélange des deux espèces minérales oblige à modifier un peu les opérations qui seraient applicables à chacune d'elles.
Je considérerai successivement les principales méthodes employées pour le traitement des minerais carbonates, et pour le mélange de plomb carbonate et de galène.
Les minerais carbonates présentent une grande diversité de richesse en plomb et en argent, une grande variété dans la nature des gangues et dans l'intimité de leur mélange ; les méthodes employées jusqu'ici difierent entre elles par le genre de fours, par leurs dimensions, par la conduite des opérations. Les raisons de ces différences ne doivent pas toujours être cherchées
DES lOIŒRAIS DS PLOMB ABflENTIFÈRES. 160
dans la richesse des minerais et dans la nature des gangues; elles dépendent principalement des prix de combustibles et des conditions économiques dans lesquelles les usines sont placées. II me parait inutile de décrire toutes les variétés de traitement des minerais plus ou moins riches, je m'occuperai seulement des deux méthodes principales, dont les réactions suffiront pour faire comprendre les modifications qui sont utiles dans les différents cas particuliers ; je supposerai de plus que les minerais sont argentifères.
Dans la première de ces méthodes on cherche à obtenir la plus grande partie des deux métaux utiles par une réduction à basse température dans un four à réverbère ; les résidus de l'opération et ceux qui proviennent du traitement du plomb d*œuvre doivent être fondus au four à manche: elle n'est applicable qu'aux minerais riches en plomb, et seulement dans les usines où le combustible minéral peut arriver à des prix rno* dérés.
La seconde méthode est beaucoup plus générale et notablement plus simple ; on traite directement les minerais au four à manche, en même temps que les résidus plombeux de l'opération elle-même et de la coupellation. La fonte des minerais n'a pas besoin d'être complétée, comme dans la première méthode, par une opération spéciale destinée à retirer le plomb et l'argent que contiennent encore les divers produits secondaires.
Le traitement au réverbère des minerais carbonates Traitement riches et purs comprend deux opérations distinctes : *"rïc^»*"
i^ La réduction des minerais. — Les minerais sont «rtTeitSre. mélangés avec du charbon, et chauffés progressivement sur la sole d'un four à réverbère, jusqu'à ce que la réduction de l'oxyde de plomb soit à peu près complète ; on termine l'opération par la fusion ou au moins par l'ag-
170 HinMefl de mAmsisKT
glomémtion des matièree fesiées sur la soie ; on obtient trois produits : le plomb d'œnvre , qui doit contenir la majeure partie du plomb et de l'argent des minerais ; des crasses agglomérées ou fondues , renfermant encore de l'oxyde de plomb, mais très-pauvres en argent ; des fumées, toujours plus ou moins argentifères.
S* Là fmte au pur à manche. — On fond au four à manche tes crasses du réverbère, les abstrichs, les abitugs, et en général tous les résidus plombeux, auxquels on ajoute les fondants convenables, et des scories riches. L'opération donne : du plomb d'œuvre, moins riche en argent que celui du réverbère ; des scories pauvres, qui peuvent être jetées en grande partie, et des fumées trà&-fK»u argentifères.
Les fumées, les litharges qui ne peuvent pas être venduesy doivent être réduites dans des opérations spéciales, ou traitées en même temps que les minerais, suivant iMt teneur en argent, et suivant la méthode adoptée pour extraire l'argent du plomb d'œuvre ; quand les minerais sont riches en argent, il y a souvent intérêt à traiter séparément les minerais et les divers produits secondaires, qui donnent des plombs de teneurs différentes.
Première opération. -^ Rédcctior au RÉvERBÈRt. — Je n'ai pas besoin de préciser maintenant les dimensions des fours les plus convenables pour la réussite de Topération« je n'insisterai que sur les conditions principales auxquelles le four doit satisfaire. Comme il s'agit de réduire Toxyde de plomb par le charbon, il estessentiel que les flammes ne soient pas oxydantes ; il faut donc chauffer à la houille, et donner au foyer une profondeur assez grande pour que l'oxygène de Tair, arrivan t par la grille, soit en grande partie employé dans le foyer mtoie ; l'oxygène qui pénètre dans le four doit être
DES MINBIIAIB DE PLOMB AMEMTIFÈRES. 171
en quantité seulement suffisante pour allonger les flammes jusqu'au rampant.
Les dimensions horizontales de la sole ne sont limi-> iées que par la condition de pouvoir chauffer régulièrement toutes les parties de la charge, pendant la réduction, et d'obtenir à la fin de l'opération l'agglomération des crasses ; il y a toujours intérêt à traiter dans chaque opération un poids considérable de minerais.
La surface de la sole présente une inclinaison assez forte vers un bassin intérieur, placé vers le milieu de l'un des cAtés, et dans lequel se réunit le plomb métallique ; un trou de coulée, au point le plus bas de la sole, permet de faire sortir en temps utile le métal contenu dans le four, et de le conduire dans un bassin extérieur.
Des appareils de condensation sont nécessaires pour recueillir les métaux volatilisés et les matières fines entratnéee pendant le travail et le chargement.
Opération. — Les minerais doivent être sous forme de 8a1>les fins ; on écrase entre des cylindres, ou sous les pilons d un bocard , les morceaux et les grenailles pro* venant du triage, ou donnés par les cribles à la préparation mécanique ; on les mélange intimement avec du ebarbon de bois, du coke, de l'anthracite pulvérisés, ou bien encore de la houille ou des lignites réduits en trèspetits fragments; on ajoute une petite quantité de fondants pour les gangues, quand cette addition est nécessaire pour donner aux crasses le degré d'agglomération convenable.
L'opération est divisée eu deux périodes : la réduction à basse température ; l'agglomération ou la fusion des crasses.
Première période. — Le four étant au rouge sombre seulement^ on charge à la pelle le mélange, préparé d'avance, des minerais, du réduclif et des fondants ;
172 WËTHODES DE TRAITEHENT
on rétend sur toute la surface de la sole, on ferme toutes les portes et on chauffe très-progressivement ; de temps en temps l'ouvrier travaille la charge avec un ràble ; régularise son échauffement, et favorise l'exsudation du plomb. Le métal se réunit dans le bassin intérieur ; on le fait couler fréquemment dans le bassin extérieur. La période est terminée quand le travail de Touvrier ne produit plus de plomb ; à ce moment la température ne dépasse pas beaucoup le rouge sombre.
Seconde période. — Les matières très-spongieuses, à peine agglomérées, qui sont à ce moment sur toute la surface de la sole, sont réunies auprès du pont ; on donne un coup de feu afin d'amener les crasses à la consistance convenable pour la réduction au four à manche; dès que ce point est atteint, les matières sont retirées du four à l'aide d'un râble.
On laisse refroidir le four quelques instants, et on procède à un nouveau chargement.
La seconde période produit un peu de plomb ; on le fait couler hors du four, à mesure qu'il se sépare des crasses ; il se réunit dans le bassin extérieur à celui qui a été produit dans la première partie de l'opération.
Le plomb entrakie toujours une petite quantité des matières solides qui sont sur la sole ; une partie vient nager à la surface du métal, et peut être facilement enlevée par un écumage; on achève la purification en plongeant jusqu'au fond du bassin quelques menues branches de bois vert ; la décomposition de la substance organique produit un bouillonnement qui fait monter à la surface les matières fines restées en suspension dans le métal ; elles sont enlevées par un nouvel écumage. Toutes les crasses ainsi obtenues retiennent du plomb, on les charge avec les minerais dans le réverbère.
Le plomb est moulé dans des Ungotières en fonte.
DES MINERAIS DE PLOMB ARGEnUFÈRES. i75
Réaeîiùns chimiques. — Le but de la première période est la réduction aussi complète que possible de l'oxyde de plomb, à une température assez basse pour que le métal ne perde que très*peu de son poids par volatilisation ; la réduction est produite soit par le contact du charbon ou du coke, soit en même temps par le contact et par les gaz, quand on emploie la houille ou les lignites ; dans les deux cas, elle devient (lifBcile dès que les minerais commencent à s'agglomérer ; il est donc essentiel que pendant toute la première période h température reste assez basse pour que les matières chargées sur la sole n'éprouvent pas d'agglomération.
L'action réductive peut être produite par des combustibles carbonisés, coke ou charbon de bois, ou par des combustibles minéraux, tels que l'anthracite, la houille ou les lignites : ces réductifs n'agissent pas de la même manière, et je dois insister un peu sur ce sujet.
Le charbon de bois et le coke ne peuvent agir sur l'oxyde de plomb qu'au contact, la réduction complète exige un mélange parfaitement intime des minerais avec le combustible ; il faut donc que les deux matières soient en grains très-fins et que leur mélange ait été fait avec beaucoup de soins avant le chargement ; ces précautions indispensables présentent deux inconvénients : d'abord une dépense en main-d'œuvre pour la pulvérisation et pour le mélange , ensuite l'entraînement facile par les gaz des matières très-fines qui doivent rester pulvérulentes pendant toute la durée de la première période. Le charbon de bois et le coke doivent être employés en excès, parce qu'il est impossible de rendre les flammes du four constamment réductives ; elles brûlent toujours une partie des réductifs : l'excès doit être surtout trèsgrand, quand le travail de l'ouvrier est fait par une porte
174 MftmoDEa db tearsh^ht
latérale, par laquelle s'iotroduit toiyours ^w grande quantité d'air. La proportion de charbon ou de coke qui doit être mélangé avec un minerai donné varie avec la disposition du réverbère et le mode de travail : elle est facilement déterminée par quelques expériences ; dans un four bien conduit, dans lequel la porte de travail est placée sous le rampant, il sufQt d'employer de 7 à 8 pour 100 de réductif, en supposant que le minerai traité soit du carbonate presque pur.
L'anthracite se comporte à peu près comme le coke, mais agit plus difficilement sur Toxyde de plomb, exige une température plus élevée, et pour cette raison il faut éviter de s'en servir comme réductif.
La houille et les lignites ont une action différente : à la température du rouge sombre ils se décomposent lente* ment et produisent des gaz, qui décomposent Toxyde de plomb bien plus aisément et plus complètement que les combustibles carbonisés : les gaz ont, en effet, un contact plus intime et peuvent pénétrer à une certaine profondeur dans chaque grain de minerai. On n'a pas besoin de faire, au préalable, un mélange très-intime, ni même de pulvériser très-fin toutes les matières* On doit employer la houille ou les lignites en morceaux assez gros pour que leur décomposition par la chaleur seule puisse produire des gaz réductifs pendant toute la première période, et maintenir la charge constamment plongée dans uoe atmosphère de gaz hydrogénés et carbures : Faction des gaz est d'autant plus rapide qu'ils peuvent circuler plus aisément entre tous les grains du minerai : il y a donc avantage à charger ce dernier, seulement à Tétat de gros sable; l'opération est terminée en moins de temps* la réduction est plus complète, l'entraînement des matières fines par les flammes est moindre. On évite en même temps une partie des dépenses qu'entraînent la pulvérisa*
DES Mimm^fii »i PMW 4iM»linrÈaEs. 175
tioD Gomplèie et le mélange ÎDtime, néoeaflaires quwd 1# réductif employé est du charbon de bois ou du ooke.
Pour toutes ces raisons, la houille maigre ou 1^ ligni^ tes en morceaux doivent être en général préférés au char* bon de bois et au coke : la proportion et les dimensions des morceaux qu'il convient d'employer sont déterminés par quelques tâtonnements et varient avec la nature du combustible : il faut ordinairement de i3 à 14 pour 100 de houille maigre pour la réduction presque complète d'un minerai carbonate contenant très-peu de gangues»
La seconde partie de l'opération, l'agglomération des crasses, a pour but principal de préparer ces matières pour le traitement au four à manche. En outre, Téléva* tiou de la température, le brassage des crasses pendant l'agglomération font agir encore le combustible en excès sur une partie de l'oxyde de plomb qui a résisté à la première période ; on obtient encore une petite quantité de métal qu'on cherche à soustraire à la volatilisation, en le faisant sortir du four à mesure qu'il est produit. La préparation des crasses pour la seconde opération dépend de la méthode adoptée pour réduire les rési-» dus divers dans le four à manche. Ordinairement, tous les résidus sont pauvres en argent et même en plomb, ce qui obhge à la plus stricte économie pour leur trai** tement; on ne peut se servir que du coke ou du charbon comme réductif. Les crasses du réverbère n'ont besoin que d'être iaiblement agglomérées, et le petit excès de combustible qu'elles retiennent ne peut être qu'utile au four à manche. Dans le réverbère la seconde période est très-courte, n'exige pas une température élevée i l'agglomération sufiisante peut être obtenue, au moins pour les minerais à gangues argileuses et quart-' zeuses, sans addition de fondants.
Dans des cas exceptionneU, on peut ptisser dans le four
176 MÉnflODEs DE TRAiransEir '
à manche une certaine quantité de minerais de fer, exploités à proximité de l'usine, dans des conditions économiques ; il est alors utile d'opérer la fonte dans un four élevé, afin que la réduction de Toxyde de plomb des résidus puisse être produite, en totalité ou en partie, par le fer métallique résultant de la réduction partielle de Toxyde de fer : mais alors on doit chercher à dimiouer la volatilisation du plomb, en ne chargeant que des matières plombeuses en morceaux compactes ; il est nécessaire de pousser plusloin la seconde période de la première opération, faite au réverbère : il faut fondre presque complètement les crasses, ce qui exige plus de temps , une température plus élevée, quelquefois même l'addition de fondants.
Il me reste à dire quelques mots des pertes par volatilisation des deux métaux et par entraînement des matières fines.
La volatilisation du plomb et de l'argent est presque négligeable dans la première période, parce que la température est maintenue très-basse, le tirage peu actif, et enfin parce que le plomb produit ne séjourne pas longtemps dans le four : dans la seconde période il se produit peu de plomb, mais une partie du métal se volatilise, parce que la température est élevée et le tirage actif: on diminue la perte en faisant sortir le plomb à mesure qu'il est produit, et que les brassages répétés le font exsuder des matières spongieuses : il faut observer que cette perte est faible et qu'elle porte presque entièrement sur le plomb ; en effet la première période, bien conduite, a produit la réduction presque complète de Toxyde de plomb, et le métal a entraîné la totalité de l'argent; les matières soumises à la seconde période ne renferment plus qu'une faible fraction du plomb des minerais, et ne sont pas notablement argentifères : les pertes par vola-
DBS VnmAIS DE PUND AtOENTlFÉaiBS. 177
tUisatioD qui ont lieu dans la seconde période peuvent être considérées comme négligeables quand on les compare à la teneur des minerais eux-mêmes.
L'entralnefhent des matières fines a lieu principalement pendant le chargement et le travail sur la sole; il dépend de l'activité du tirage et du degré de ténuité des minerais. Le tirage peut être rendu très-faible pendant tout le temps nécessaire au chargement, à Tétendage sur la sole, et aui rablages, au moyen d'un registre fermé en temps opportun : les registres employés en métallurgie ne ferment jamais hermétiquement, ils ne font que diminner l'activité du tirage, et par conséquent ce moyen a seulement pour résultat de rendre plus faible Tentratnement des matières fines, sans l'annuler complètement.
Le degré de ténuité des minerais n'est pas toujours à la disposition du directeur de l'usine ; on est obligé de traiter les schlichs très-fins produits par la préparation mécanique, et pour ces produits la perte par entraînement est encore augmentée par la vaporisation rapide de l'eau dont ils sont imprégnés. Quant aux minerais livrés en morceaux ou en grenailles, ils sont écrasés entre des cylindres ou sous les pilons d'un bocard : la proportion de poussière fine est variable avec les dimensions des grains les plus gros qui peuvent être soumis au traitement : elle est plus forte quand on doit employer le charbon de bois ou le coke pour la réduction, parce qu'il est nécessaire de pousser l'écrasement plus loin que lorsqu'on se sert de la houille ou du lignite,
11 résulte de ce qui précède qu'on ne peut paséviter une assez forte proportion de matières pulvérulentes dans les minerais chargés, et qu'il y a toujours une perte plus ou moins grande, lùais notable en tout cas, par Tentralnem^it de ces matières fines. Des appareils de condensation sont nécessaires pour les recueillir, tandis qu'on pourrait
178 MÉwooEa M TMomam
fort bien s'en passer si on s'avait à condenser que lès métaux volatilisés.
Le plomb vaporisé est oiydé et earbonaté par l'air * et Tacide carbonique s les fumées conttennenfla totalité du plomb à rétat d'oiyde ou de carbonate i elles renferment probablement l'argent à Tétat métallique. Gomme la ma* jeure partie de ces fumées provient de rentratnement des parties fines, elles sont presque aussi riches en argent que les minerais eux-mêmes : on peut donc les traiter au ré^ yerbère en môme temps qu'eux ; il n'en est pas ainsi des fumées qui sont données par les fours à manche, et par conséquent il est convenable de séparer les appareils de condensation qui servent à recueillir les fumées dee deux opérations.
Seconde opération. — Fonte des résidus.—- J'ai déjà dit quelques mots sur le traitement des crasses produites dans le réverbère, dans le but de faire comprendre la nécessité d'agglomérer plus ou moins ces matières suivant la méthode employée pour leur réduction dans le four à manche. Dans les cas les plus ordinaires, on ne peut employer comme réductif que le charbon et le coke; exceptionnellement, on peut se servir de minerais de fer. Les dimensions des fours ne sont pas les mêmes dans les deux cas, et je dois présenter successivement sur chacun d*eux quelques considérations générales.
Emploi du coke ou du charbon de bois. — Le four est peu élevé, et la fonte est conduite comme je l'ai indiqué, en décrivant le traitement des minerais sulfurés : on répartit autant que possible la chaleur sur toute la hauteur du four ; devant ta tuyère on cherche à ne pas dépasser la température strie temen t nécessaire à la fluidité des scories,
i Ijm g»s aorUnt dn (cm Mmt touioiin mélaiigéf d'iia eioèt plu «a moins grand d*air extérieur qui t'introduit {Mir la pçrte de tnvaU.
DES Wamm M PUMIB AMBMrteES. 179
On passe dans les lits de fusion : les orasses du réverbère, les fonds de coupelle, les débris de fours, leslitharges impures, les abstricbs, les abzugs, les seories riehes de Topération elle-même, et des scories ou des fondants ferrugineui^, néoessaires pour donner aux scories pauvres produites une grande fluidité à une température peu élevée.
Ces n)atière3 diverses oontienqent le plomb à l'état d'oxyde et de silicate; elles sont toutes assez fortement agglomérées, en sorte qu'on ne peut pas espérer de réduire le plomb à Tétat métallique par Faction des gaz seuls; il but faire intervenir le contact intime du combustible solide» et, pour cela, mélanger dans les lits àe fusion une petite quantité de coke ou de charbon de bois ; on peut aussi disposer le mode de chargement des lits de fusion et du combustible de manière que la séparation des deux colonnes ne soit pas nette, et qu'une partie du combustible arrive jusqu'à la varme.
Les gaz réductifs ne peuvent exercer qu'une action faible sur les matières chargées, à cause de leur état d'agglomération t le combustible solide n'agit comme réductif que lorsqu'il est en contact intime avec les oom*posés du plomb» c'est-tànlire lorsque ces matières sont en fusion pâteuse : on a donc intérêt à porter le plus rapidement possible les charges à la température à laquelle la fusion commence» et à ralentir la descente des matières de manière que le combustible ait tout le temps nécessaire à la réduction complète* Il est essentiel de chauffer le moins possible dans le bas du four, afin de ne pas trop augmenter la perte du plomb par volatilisation; perte toujours très-forte» puisque le plomb est amené è l'état métallique presque sur toute la hauteur du four. La température à la tuyère doit cependant être assez élevée pour fondre complètement les silicates dépourvus
180 wimmB de tbaitiicbht
d'oxyde de plomb : il est par suite nécessaire d'ajouter aux lits de fusion des fondaiits ferrugineux.
La fonte est difficile à conduire, en raison de la grande hauteur des matières en fusion imparfaite tiu-dessus de la tuyère ; il faut très*fréquemment concentrer la chaleur vers le creuset, en augmentant la longueur du nez et la pression du vent, afin de remédier aux engorgements par une fusion plus rapide et à une température plus élevée.
Produits. — La fonte donne trois produits : du plomb, des scories et des fumées.
Le plomb est pauvre en argent, parce que toutes les matières passées au four à manche contiennent très-peu de ce métal ; on ne peut jamais le coupeller directement, souvent même il serait peu économique de Fenrichir par cristallisation.
Les scories contiennent presque toujours des grenailles, et fréquemment une certaine quantité d'oxyde de plomb combiné avec la silice : on doit repasser dans Topération toutes celles qui renferment des grenailles évidentes, et celles qui contiennent trop d'oxyde de plomb^ à la suite de dérangements dans la bonne allure de la fonte. On ne peut pas fixer d'une manière générale la teneur inférieure à laquelle il devient nécessaire de ne pas jeter les scories : cette teneur varie nécessairement avec les frais de l'opération ; elle doit être déterminée dans chaque usine par un calcul approximatif de l'augmentation des dépenses que produit leur addition aux lits de fusion. Les scories jetées rendent à Fessai rarement moins de 3 pour 100 de plomb. C'est d'après la teneur et la fluidité des scories que le maître fondeur règle la composition des charges et la proportion du combustible et du réductif.
Les fumées proviennent presque entièrement de la
DKS ilMEBAiS DE PLOMB ARGEURFÈRES. 181
condensation de la vapeur de plomb, oxydé et même carbonate par l'air et par les gaz qui pénètrent 'dans les appareils. Elles ne contiennent presque pas d'argent, leur réduction ne peut donner que du plomb très-pauvre, et par conséquent ces fumées ne doivent pas être mélangées avec celles qui proviennent des réverbères, au moins quand les minerais traités sont argentifères : les appareils de condensation doivent être, comme je l'ai déjà dit, entièrement séparés pour les deux opérations.
Le traitement des fumées peut être fait comme celui des minerais eux-mêmes» mais dans des opérations distinctes : on ne doit les réunir qu'avec les litharges qu'il est nécessaire de revivifier. La réduction produit des crasses pauvres en plomb et en argent, qui sont passées dans la fonte des résidus.
EmpUn des vnmerais de fer. — Les inconvénients de la méthode que je viens de considérer sont principalement : la perte considérable par volatilisation ; la teneur, toujours notable , souvent très-forte , des scories produites ; ils résultent tous les deux de la difficulté avec laquelle le charbon et le coke réduisent la totalité de l'oxyde de plomb combiné avec la silice. L'emploi du minerai de fer en proportion convenable diminue beaucoup ces inconvénients, il facilite en même temps la fusion et permet d'économiser le combustible. Pour que ces avantages soient réels , c'est-à-dire procurent une économie à l'usine, en tenant compte des frais et des pertes, il faut que le prix du minerai de fer soit trèsmodéré, ce qui généralement n'a pas lieu.
Cette restriction étant posée, je vais examiner briè- Yâonent le second mode de traitement des résidus au four à manche.
Le but qu'on se propose en ajoutant du minerai de
182 iiÉiH(H>BB DK nutnmKivt *
fer aux lits de fusioD est de produire, avant la fusion des matières piombeuses^ et par la réduction partielle de loxyde de fer^ une proportion de fer métallique assez grande pour achever la décomposition de Toxyde de plomb; c'est un réductif très-divisé et en même temps très* énergique qu'on cherche à introduire pour aider Faction du charbon de bois ou du coke. La réduction partielle de Toxyde de fer exige des fours très-élevés, dans lesquels la chaleur soit concentrée devant la tuyère : la fusion des charges ne commence qu'à une grande distance du gueulard, et les matières plombeuses sont soumises pendant un temps assez long à l'action des gaz réductifs.
Il est important de diminuer autant que possible la production du plomb métallique dans la partie supérieure du four, parce que le métal obtenu serait en grande partie volatilisé dans sa chute jusqu'au creuset: pour cette raison il faut charger seulement des matières plombeuses fortement agglomérées. Laréduction doit avoir lieu principalement dans la zone inférieure, à une petite distance de la tuyère ; elle est produite par les deux actions du combustible et du fer métallique. La chaleur est néces« sairement très-forte à la tuyère ; on diminue la volatili-* sation du plomb en conduisant la fonte très*rapidement, ce qui est une condition avantageuse pour l'économie du combustible.
Dans l'opération ainsi conduite, les scories sont très^ fluides, contiennnent peu d'oxyde de plomb,, no ren«* ferment presque pas de grenailles; les dérangements ne sont pas fréquents, et la plus grande partie des scories peut être jetée.
La volatilisation est moins forte que dans la première méthode de traitement, cependant la quantité de fumées recueillies dans les appareils de condensation est encore
DES mUfiBAfll 1>B PLOMB AfiÔfiUtlFÈRES. 185
considérable; les appareils doiTent être très-vastes et installés aVec beaucoup de soins. Ces fumées ne sont pas lu^ntifères et sont traitées à part.
faruTERâE DES QAifouBs. — Les gangues les plus ordinaires des minerais de plomb carbonate sont : le quartz, l'argile, le carbonate de chaux, l'oxyde de fer et la calamine I les minerais qui proviennent de raltération des sulfures contiennent, en outre, des sulfates de plomb, de chaux et de baryte. Je ne dois pas considérer maintenant l'influence du sulfate de plomb ; quand il est en petite quantité, il se comporte à peu près comme le carbonate, ou du moins sa présence ne change rien aux opérations indiquées f quand, au contraire, il est en proportion un peu fortCi il oblige à traiter les minerais carbonates comme les sulfates, et j'insisterai plus loin sur ce traitement.
L'ai^gile et le quartz n'empêchent pas la réduction de l'oxyde de plomb par le charbon, à basse température; ils donnent des crasses fortement agglomérées, sans addition d'aucun fondant; les crasseâ contiennent l'oxyde de plomb à Tétat de silicate et sont facilement traitées au four à manche.
Le calcaire n'éprouve aucune altération dans la pi*e* mîère période de la réduction au réverbère, mais il perd son acide carbonique pendant la seconde pédode, et la chaux produite s'oppose à l'agglomération deâ crasses ; pour leur donner la cohésion convenable, il est nécessaire d'ajouter une petite quantité de scories fusibles ; an four à manche la chaui est plutôt utile que nuisible dans la fonte des résidus.
Les sulfiates de chaux et de baryte donnent lieu à des rèactibns plus complexes ; ils sont décomposés, au moins en partie, dans l'agglomération au réverbère et dans la
184 MÉTHODES DE TRAirBHElIT
fonte des crasses au four à manche. Les sulfures de calcium et de barium agissent comme réductifesur l'oxyde de plomb ; la chaux et la baryte passent à Fétat de silicate dans les scories. Ces actions sont utiles, mais leur influence sur le traitement est faible, puisqu'on ne peut employer le réverbère que pour des minerais très-rich^, contenant par conséquent très-peu de sulfates.
L'oxyde de fer se comporte à peu près comme la chaux, il exige l'addition de fondants siliceux pour l'agglomération des crasses ; dans la fonte des résidus, il contribue à donner de la fluidité aux scories.
La calamine est très-nuisible dans les deux opérations. Dans la première, l'oxyde de zinc est réduit en partie ; une faible portion du métal est volatilisée, en entraînant un peu de plomb et d'argent ; la plus grande partie passe dans le plomb d'œuvre, et la présence du zinc gène beaucoup pour la cristallisation comme pour la coupellation directe; les crasses contiennent de Toxyde de ^c et s'agglomèrent difficilement. Dans la seconde, les résidus plombeux contiennent de l'oxyde de zinc qui est partiellement réduit ; le métal, en se volatilisant, aug* mente encore la perte en plomb ; l'oxyde de zinc qui passe dans les scories les rend plus difficilement fusibles.
Les fumées du réverbère et du four à manche con^ tiennent de l'oxyde de zinc^ qui rend leur traitement aussi difficile que celui des minerais, def mineraif Je Supposerai, pour la description générale de cette an fonr méthodc, qu'il s'agit d'un minerai carbonate contenant des gangues terreuses : quartz, argile plus ou moins fer* rugineuse, et calcaire. J'indiquerai ensuite quelle influence exercent sur l'opération les sulfates de chaux et de baryte, Toxyde de fer non mélangé avec l'argile, et la calamine.
DES I0HBIUU6 1>E PUOMB ARflENIIFàRES. i8S
On cherche à obtenir en une seule fonte le plomb contenu dans les minerais et dans tous lei^ résidus plombeux de Tusine, à réxception des liiharges et quelquefois des fumées, pour lesquelles on fait un traitement spécial.
Les minerais sont presque toujours enrichis par la préparation mécanique, qui permet de séparer assez facilement une partie des gangues terreuses ; ils sont livrés à Tusine, en morceaux, en grenailles» en sables et en schlichs plus ou moins fins. Les morceaux et les grenailles, les gros sables peuvent passer au four à manche, soit directement» soit après cassage des plus gros fragments; il n'en est pas de même des schlichs» ils seraient presque complètement entraînés par les gaz» et doivent subir une préparation spéciale qui leur enlève l'état pulvérulent : on les mélange avec une petite quantité d'argile ou de terre glaise, et on les façonne en briquettes dans des moules en bois» comme dans la fabrication des briques ordinaires; il faut ensuite faire sécher les briquettes sous un hangar ou à Tair libre, suivant les climats et les saisons.
On doit opérer de la même manière pour toutes les matières pulvérulentes qui sont passées dans les lits de fusion, les fumées, une partie des litharges, etc.
Dans le traitement des minerais carbonates au four à manche on ne peut pas utiliser les minerais de fer autrement que comme fondant pour les gangues ; on ne doit pas chercher à produire du fer métallique dans le four lui-même, ce qui exigerait l'emploi de fours trèsélevés et donnerait heu à des pertes considérables par volatilisation ; le combustible solide et] les gaz sont les seuls réductifs qu'on puisse employer.
DUpûHtwn du four. — On emploie des fours à manche très-bas, dont la disposition ne présente aucune particularité; le vent est kmcé par une seule tuywe et conduit
166 hMwnies I» màMmit
par un nez trèsHîourt jusque sur le combustible, chargé contre la poitrine; les matières fdUdues se réunissent dans un creuset en brasque, prolongé au delà de la poi'trine par un ayant^oreuset* A leur sortie du gueulard les gaz et Tapeurs se rendent dans de vastes appareils de condensation.
Les parois sont toujours très*>rapidement rongées par les matières plombeuses^ et il est parfaitement inutile d'employer pour la chemise intérieure des matériaux réfraotaires de bonne qualité ; les briques rouges compactes résistât même plus longtemps que les briques réfractaires.
lÀts de fuiUmé — On mélange dans les lits de fusion :
Les minerais en moreeaui, en grenailles, en sable ou en briquettes;
Les fumées et la partie pulvérulente des litharges im* pures* également moulées eu briquettes, agglomérées à l'aide d'un peu d'argile ;
Led produits impure et fondus de la coupellation , abstrichs, abzugs, litharges riches ; mais on traite à part les htharges pauvres en argent^ quand il est nécessaire d'en révivifier un poids considérable ;
Les fonds de coupelle, et les débris de fours et de brasques qui sont pauvres en argent, mais riches en plomb ;
Les scories les plus riches de l'opération elle^méme^ contenant soit des gi'enailles, soit de l'oxyde de plomb combiné avec la silice ;
Les fondants nécessaires pour obtenir des silicates très^fusibles avec les gangues terreuses des minerais.
Opéralum. ^ La fonte est conduite avec rapidité ; dans un four à manche éieté de 3 mètres au^^sus de la tuyère, on passe jusqu'à 4 tomies des lits de fusion dès
DES HlKflRAlS l>fi PU)IIB ÀilGEimFÈRES. 487
le second jour de ea mise en feu, et 5 ou 6 tonnes les jours suivants; mais les campagnes sotit toujours trèscourtes» parce que les parois sont rongées très-rapidement, et que Tavant-creuset en brasque se détruit en peu de jours, sous les chocs répétés des outils pendant les coulées très-fréquentes. L'avant creuset peut être réparé tant bien que mal, sans interruption du travail, mais il est impossible de remédier à l'usure des parois à la hauteur de la tuyère. L'agrandissement du vide intérieur permet, dans les premiers jours, de passer un poids plus considérable de matières au prix d'une faible augmeotation dans la consommation de combustible ; mais au bout de très-peu de temps, il ralentit la descente des charges, il empêche les scories d'être suffisamment fluides et il rend la conservation du nez presque impossible. Il en résulte une grande perte en plomb et en argent, par volatilisation, par le défaut d'appauvrissement des scories^ par les nombreuses grenailles qu'elles contiennent ; il est nécessaire de mettre hors feu huit ou dix jours au plus après l'ouverture de la campagne.
Produite. — On obtient trois produits principaux : le plomb d'œuvre, les scories et les fumées* Dans Thypo^ thèse faite précédemment pour la composition des minerais, le plomb d'œuvre obtenu est très-pur et contient presque tout l'argent que renferment les lits de fusion. Les scories sont des silicates à bases d'alumine, de chaux et de protoxyde de fer : elles contiennent très^peu d'oxyde de plomb tant que l'allure est bonne, et la composition des charges convenablement réglée : celles qui coulent par-dessus la brasque de l'avant-creuset ne retiennent presque jamais de grenailles , on les casse au marteau, on les essaye, et la plus grande partie peut être jetée : celles qui sortent après le plomb, au moment des cou* lées, ne laissent pas déposer la totalité des grraailles
188 Ménoiœs de traitbheht
qu'elles contienneat dans le four ; elles sout repassées presque en totalité dans les lits de fusion. Les scories sont plus ou moins riches en plomb dans les dérangements du four» mais elles ne sont que très-peu argentifères ; Fargent qu'elles contiennent s'y trouve dans les grenailles de plomb d'œuvre.
Les fumées sont produites presque exclusivement par la condensation des vapeurs métalliques; dans une atmosphère qui contient toujours en excès de l'air et de Tacide carbonique ; elles sont composées d'oxyde et de carbonate de plomb, et leur teneur en argent, moindre que celle des minerais, est cependant toujours trèsnotable : le plomb, en se volatilisant, entraîne toujours beaucoup d argent.
La quantité de fumées recueillies est très-grande, même quand les minerais et toutes les matières pulvérulentes ont été moulées en briquettes, car la perte en plomb par volatilisation atteint fréquemment la proportion de 40 et 4f5 pour 100 du métal contenu dans les lits de fusion : la perte d'argent est moins forte et trèsvariable avec la richesse des matières passées dans la fonte ; elle est rarement inférieure à 20 pour 100 de l'argent contenu dans les lits de fusion. On ne recueille ja« mais qu' une partie des deux métaux volatilisés; les chiffres que je viens de citer, et qui se rapportent à des lits de fusion renfermant environ 45 pour 100 de plomb» montrent combien il est important de disposer convenablement les appareils de condensation. On recueille dans ces appareils une proportion bien plus grande de fumées, quand on n'a pas la précaution d'agglutiner en briquettes les minerais et les autres matières pulvérulentes ; une grande partie des poussières est entraînée par les gas, et se retrouve dans les chambres de condensation.
DBS HUnEBAIS Dl PLOMB ARGENTIFftlUSS. i88
Le traitement des fumées peut être fait de plusieurs manières ; on peut les mouler en briquettes et les passer avec les minerais au four à manche ; on peut aussi les traiter séparément, soit au four à manche, comme les minemis, soit au reTerbère« comme je l'ai précédemment indiqué pour les minerais riches. Il est certainement plus simple de les traiter avec les autres matières plombeuses, mais ce procéda diminue très-notablement la teneur du plomb d'œuvre en argent; quand le plomb doit être coupelle directement, cette diminution n'est pas un inconTénient, puisqu'il serait convenable de mélanger les plombs diversement riches pour avoir des opérations régulières et peu variables ; dans les usines qui emploient la cristallisation pour enrichir le plomb d'œuvre, il y a, au contraire, intérêt à réunir dans un plomb riche la plus grande partie de l'argent contenu dans les njtinerais, et pour ce motif il est convenable de soumettre les fumées à une fonte spéciale, dans laquelle on traite une partie des matières plombeuses pauvres en argent.
On diminue ainsi la proportion de ces matières qu'il faudrait passer avec les minerais ; on enrichit le plomb d*œuvre qu'on en obtient ; dans ce cas, le traitement est réellement divisé en deux opérations, faites toutes les deux au four à manche : dans la première, on fond les minerais avec les résidus les plus riches en argent ; dans la seconde, on passe les fumées avec les produits secondaires plus pauvres ; dans tous les cas, les litharges à révivifier sont traitées séparément, et donnent pour la cristallisation une troisième classe de plomb, trèspanvre en argent.
CmHdérations générales. — Les matières contenues dans les lits de fusion présentent de grandes différences pour leur composition chimique et leur état physique. Les minerais, les fumées /les litharges pulvérulentes
190 HfinoDEi m màmmmn
sont en morceaux de toute dimeusion* dont 1m plue gros ont 0^,07 ou 0^,08 de diamètre, ou en briquettes agglomérées sous une faible pression, devenant très^poreuses à la suite du dégagement de Feau qui a servi à leur moulage : ces matières contiennent l'oiyde de plomb libre ou combiné avec Tacide carbonique, en mélange intime avec des gangues siliceuses et calcaires, et avec de i'ar-* gile, Lies débris de fours, les fonds de cqupelle, les sco^ ries contiennent principalement du silicate de plomb, du quart?, de largile, de la cbaux et des silicates divers; les scories renferment, en outre, quelques grenailles : ces produits du traitement ont été fondus, et sont char^ gés en morceaux plus ou moins gros, tous trè8«»compacts, et ne se laissant pas pénétrer par les gaz. Les abstrichs, les abzugs, les litbarges impures en morceaux, contien* nent Toxyde de plomb à peu près libre, presque corn* • plétement fondu ; ils sont chargés en morceaux assez compactes, mais cependant un peu poreux et pénétrabieg |)ar les gaz dans certaines parties. Les fondants ferrugineux sont chargés en morceaux géoéralement très«petits.
Les réactions qui produisent le plomb métallique sont différentea dans la partie supérieure et dans la partie inférieure du four, que je désignerai, comme je Fai fait précédemment, sous les noms de %ones mpérkure et mfé* rieure. La première comprend toute la hauteur dans la^ quelle la température est trop baste pour que la fusion puisse commencer ; la seconde comprend toute Is^ partie du four dans laquelle les matières sont en fusion de plus en plus paifaite.
Les agents de réduction dans la zone supérieure sont presque exclusivement les gaz produits par laction du vent sur le combustible et par la transformation de Ta* cide parbonique en oxyde de carbone ; dans la «me inférieure, les gaz n'ont plus de contact intime avec les
DES imwiiiii w rnurn âMiniiFisBBs. tOl
matières piteuses ou complètement fondues, leur action est faible ; le combustible solide, mélangé en partie avec lea chargea pendant leur descente vers la tuyère, exerce sur Toxyde de fdomb l'action réduetive principale.
Dans la première zone, les gas agissent principal»^ ment sur les minerais, les fumées et les matières poreuses ; leur action sur les morceaux compactes ou fondus est nulle ou très-faible, La réduction de Toxyde de plomb des minerais» des fumées et des litharges moulées en briquettes, est partielle ou complète, suivant la rapidité de la descente des charges et la hauteur de la zone ; elle est aisément eomplète dans un four élevé , dans lequel la chaleur est concentrée devant la tuyère ; elle n'est que partielle dans un four peu élevé, surtout quand on a soin de régler la pression du vent et la dimension du nez de manière à répartir la chaleur sur toute la hau«* teur du four, On est donc maître de maintenir cette réduction dans les liïaites que la pratique fait reconnaître comme les plus oouvenablas. U est aisé de reconnaître qu'une réduction partielle est plus avantageuse : en ^et, le plomb produit dans le haut du four, riche en argent, puisqu'il est produit en grande partie par les minerais, doit traverser une grande hauteur dans le four avant de tomber sous les scories dans le creuset; la perte par volatilisation en plomb et en argent est d'au* tant plus grande que la réduction est plus complète dans la aone supérieure. Il y a donc intérêt, en général, à limiter Tacilion du gaz, et ^ obtenir le plus tôt possible la fusion des charges* Sn opérant ainsi, dans un four très-bas , on perd la faculté de réduire une partie de l'oxyde de fer des matières ferrugineuses, et de produire le fer métallique très-divisé, qui faciliterait beaucoup la réduction dans la zone inférieure ; on ne doit compter que sur le charbon pour réduire Toxyde de plomb qui
J02 HCnoDEg DB nAimKNr
arrive dans la zoDe de fusion après avoir échappé à l'action des gaz.
Dans la zone inférieure, le combustible solide doit réduire aussi rapidement que possible Toxyde de plomb» libre ou engagé dans des combinaisons silicatées.
Il faut donc que le charbon ou le coke soient en eicès et en mélange intime avec les matières en fusion, et que la rapidité inégale de la chute des morceaux les plus gros et les plus réfractaires produise un brassage énergique, qui mette les fragments du combustible en contact successif avec toutes les matières fondantes. Il est de même essentiel que la colonne de charbon chargée contre la poitrine pénètre dans le creuset et remplisse en partie l'avant-creuset» afin que les scories produites ne sortent du four qu'après un contact prolongé avec le réductif.
Avec des lits de fusion un peu riches, il ne faut pas compter sur le mélange, pour ainsi dire naturel, du combustible avec les lits de fusion, chargés l'un contre la poitrine, les autres contre la warme; dans la descente rapide des charges les matières ne se mélangent pas assez complètement pour que le combustible réduise la totalité de l'oxyde de pjomb; on doit faire entrer une certaine quantité de charbon de bois ou de coke dans la composition des lits. On prend pour cet usage les menus produits par le cassage du combustible et les plaquettes de scories qui servent à fermer l'avant-creuset pendant le travail, et auxquelles adhère une quantité trèsgrande de coke ou de charbon. L'utihté de ces précautions est trop évidente pour que j'insiste davants^e sur
, ce sujet.
Le plomb réduit dans la zone inférieure se volatilise
, toujours en partie, en entraînant de l'argent; la perte est d'autant plus forte que l'opération est conduite plus
DES HDOIUIS DE PLOMB AEOBimPilUES. 195
lentement* parce que le métal reste exposé plus longtemps à Finfluence du courant de gaz avant d'être recouvert par les scories dans le creuset.
Les principales précautions à. prendre dans la fonte des minerais carbonates sont les suivantes :
Toutes les matièi^s pulvérulentes doivent être moulées en briquettes;
Dans la composition des lits de fusion il faut introduire dtt charbon en quantité suffisante pour réduire rapidement Foxyde de plomb dans le voisinage de la tuyère, et des fondants ferrugineux capables de donner une grande fluidité aux scories;
lia hauteur du gueulard au-dessus de la tuyère doit être très-faible ; la pression du vent peu forte ; le nez assez court et assez large pour que la chaleur ne soit pas trop concentrée dans le bas du four, et pour que les charges s'échaufient rapidement;
Des appareils de condensation doivent être disposés pour recueillir les fumées toujours très-abondantes ;
Une grande surveillance et de fréquents essais des scories sont indispensables : la teneur des scories en oxyde de plomb et en grenailles fait reconnaître ce qu'il faut modifier à la composition des lits de fusion ou à la conduite de l'oyération.
La différence entre le traitement des minerais carbo«« natés et celui des minerais sulfurés» préalablement grillés, dépend principalement de Tétat physique des matières soumises à la fonte au four à manche.
Les minerais grillés peuvent être aussi fortement agglomérés que cela est nécessaire, et leur compacité peut s'opposer presque complètement à la réduction par les gaz ; on peut employer un four élevé, et ajouter utilement des minerais de fer aux lits de fusion ; les sulfates de chaux et de baryte, partiellement transformés en
lOai n. 19
194 ifCiMDEs M iftàimnar
sulfures, fournissent un réductif dont l'action vient en aide à celle du fer niétallique pour produire la décomposition de la plus grande partie de Toiyde de plomb.
Au contraire, les minerais carbonates sont plus ou moins poreux et par suite facilement réduits par les gai ; on doit limiter les pertes par volatilisation en employant des fours très-bas, dans lesquels la fusion rapide des charges soustrait en peu de temps l'oxyde de plomb à l'action des gaz; le combustible solide est le seul réductif qu'on puisse faire agir sur les matières fondues.
Les réactions chimiques sont d'ailleurs plus compleieB dans la fonte des minerais grillés, et il est bien plus difficile d'obtenir des scories pauvres quand on veut éviter de produire une matte très-chargée de sulfure de fer.
Influrmge des aAUCUEs. — Je n'ai besoin de considérer spécialement que le sulfate de baryte et la calamine.
Le sulfate de baryte se présente rarement avec le plomb carbonate à texture cristalline ; il est au contraire assex fréquemment la gangue des minerais qui proviennent de l'altération de la galène; il est impossible, en raison de sa densité, de le séparer du carbonate de plomb par la préparation mécanique ; on peut donc avoir à traiter des minerais contenant une br\p proportion de cette gangue, et dans ce cas la fonte est difficile à conduire. On doil chercher à transformer complètement le sulfate en silicate, en ajoutant aux lits de fusion un excès de fondants siliceux, très-fusibles par eux-mêmes; mais cette précaution est insuffisante, on ne peut éviter la réduction partielle du sulfate et la formation d'une certaine quantité de sulfure de barium. Ce sulfure agit sur les silicates de plomb comme réductif, il produit du plomb métallique quand l'oxyde de plomb est en excès, ou une matte dans le cas contraire. La difficulté de la
DK8 mmàm m vuna misimifèrbs. i95
fonte conaiste à régler la rédootion du Bul&te de baryte et la formation de sHicate de plomb de manière à éviter la formation d'une matte. Il résulte de là que le sulfate, de baryte en petite quantité est utile dans les lits de iu* siou, mais qu'une proportion trap forte est nuisible : d'abord en forçant à ajouter beaucoup de fondants, oe qui appauvrit les lits de fusion, augmente les pertes par volatilisation et la consommation de combustible; ensuite ea donnant un produit secondaire sulfuré, qui re* tient toujours de l'argent.
La calamine est plus nuisible encore que le sulfate de baryte, mais par des motifs différents : l'oxyde de zinc du carbonate est réduit en partie, le ziiic se volatilise en entraînant du plomb et de l'argent, et en produisant au-des« sous du gueulard des engorgements dangereux ; l'oxyde de sine non réduit enlève aux scories une grande partie de leur fluidité ; on ne peut les fondre convenablement qu'en ajoutant un grand excès de fondants. On doit éviter autant que possible de traiter seuls des minerais qui renferment une proportion trop forte de calamine.
Aucune disposition spéciale du four à manche ne peut éviter les deux inconvénients principaux qui résultent de la présence du sine : dans un four élevé on parvient à volatiliser presque tout le métal ; en opérant dans un four très>bae et en ajoutant aux lits de fusion une trèsgrande quantité de scories siliceuses très«fusible$, on obtient la acorification presque complète de l'oxyde de sine. Dans le premier cas on perd beaucoup de plomb et d'argent par volatilisation, les fumées contiennent beaucoup plus d'oxyde de sine que les minerais eux-mêmes, leur traitement est par suite plus difficile encore que celui des minerais. Dans le second cas on produit une énorme quantité de scories ; leur appauvrissement par le charbon ou par le {coke est à peu près impossible;
196 HÉmmEs de TRAirEuifr
elles retiennent de nombreuses grenailles quand la fonte n'est pas conduite à une température très-éle^ée; les pertes par volatilisation sont encore très-fortes, les scories retiennent beaucoup de plomb et d'argent, et cependant ne peuvent pas être repassées en totalité dans les lits de fusion; la consommation de combustible est considérable ; les fumées contiennent encore beaucoup d'oxyde de zinc. Dans les deux cas le plomb d'œuvre obtenu ne renferme que très-peu de zinc, la coupellation est un peu plus facile que pour le plomb obtenu au réverbère en traitant des minerais également zinciferes. Trtiiemeet On exploite daus plusieurs localités des minerais qui
des nloerau .*^ ^ ^ __ , ,,,i
coBteoaot contiennent en même temps du plomb carbonate et de cârbonaié la galène, accompagnés de quartz et d*argile : le gisela gtièoe. ment le plus important est celui de rEiffel, qui contient le carbonate en grains très-petits et la galène en mouches ou en veinules, disséminés dans du sable quartzeux, à grains très-fins et faiblement agglomérés ; les minerais sont pauvres en argent, et peuvent être enrichis par la préparation mécanique.
Les produits sont livrés aux usines à l'état de sables ou de schlichs plus ou moins fins. La présence du quartz «Eupéche de leur appliquer le traitemeni par réactions au réverbère, qui serait le mieux approprié à leur composition chimique et à leur état physique. On a imaginé pour les fondre une méthode spéciale, suivie maintenant à Stolberg et dans l'Eiffel» et adoptée à Corphalie pour des minerais à gangue argileuse, provenant de l'altération de la galène, et contenant, comme ceux de l'Eiffel, de la galène et du plomb carbonate.
Cette méthode ne me paraît pas assez importante pour que je décrive en détail une des usines qui l'emploient; je présenterai seulement des considérations générales sur « les deux opérations dont elle se compose.
t>E8 MQIBRAIS DE PliOMB ARGKHTIPÈRES. i97
La première est une fonte oxydante dans un réverbère ; elle donne commç produit une scorie plombeuse qui tient en suspension le sulfure de plomb.
La seconde est la réduction du silicate et du sulfure dans un four à manche très-élevé ; on ajoute comme fondant et comme réductif des scories de forge en grand excès : on obtient du plomb métallique, des scories pauvres, une matte, et des fumées plombeuses quand Timportance de l'usine permet d'établir des appareils de condensation.
Prehiîre opÉRAnoH. ^ Le four à réverbère présente une disposition spéciale, analogue à celle que j'ai signalée précédemment en parlant du grillage des minerais sulfurés. La sole est divisée en deux parties, formant réellement deux soles différentes, placées au même niveau, et chauffées par un seul foyer. La plus éloignée sert au grillage ou plutôt à réchauffement des minerais ; sur l'autre se fait la fusion complète : des portes latérales servent au travail des ouvriers. Pour des minerais aussi peu argentifères que ceux de l'Eiffel, on n'a guère besoin de recueillir les fumées, mais des appareils de condensation seraient indispensables dans les usines qui auraient à fondre des minerais riches en argent.
Opération. — Le minerai, en sables fins ou en schlichs, est chargé à l'extrémité de la seconde sole, et progressivement avancé vers le pont de la première; dès que la fusion est complète, on le fait couler dans des moules en fonte, dont les dimensions horizontales sont très-grandes relativement à la hauteur. L'opération est continue, c'està-dire qu'après chaque coulée on avance vers le pont les minerais chauffés et partiellement grillés sur la seconde sole, et on introduit une nouvelle charge.
CùiMàéra^m» générales. *- On n'attache pas une
198 HAniODES DE TRARBllSilT
grande importance à Toxydation du sulfure de plomb, le but principal de l'opération est la fusion; on cherche à l'obtenir le plus rapidement possible, en économisant le combustible. Le foyer est peu profond, les flammes renferment un excès d'oxygène, il se forme sur la seconde sole une certaine quantité d'oxyde et de sulfate de plomb. Sur la première sole, la température est élevée, les minerais s'agglomèrent et fondent en très«peu de temps, il ne peut y avoir d'oxydation notable : la fusion est d'ailleurs trop rapide, en présence de la gangue siliceuse, pour qu'il puisse y avoir réaction entre Toxyde de plomb et le sulfure.
Les matières fondues retirées du four contiennent un mélange intime d'oxyde, de sulfure, de sulfate et de silicate de plomb ; la silice est (au moins dans TEiflel) en quantité trop petite pour déterminer la décomposition complète du sulfate produit sur la seconde sole.
Les minerais fondus sont moulés en pains d'une faible épaisseur; quand ils sont suffisamment refroidis, on les casse au marteau en gros morceaux, en évitant de produire trop de menus éclats.
Dans cette opération, il y a toujours une perte trèsnotable de plomb, d'abord par Tentralnement des matières fines par le courant de gaz^ ensuite par la volatilisation partielle de la galène. On diminue la perte par entraînement en fermant le registre de la cheminée pendant le chargement et pendant le déplacement de la charge : la volatilisation du sulfure de plomb n'est pas très-forte en raison de l'oxydation partielle qui précède l'exposition à une température élevée. Aussi n'est-il pas indispensable de chercher par la construction d'appareils dispendieux à recueillir les fumées, qui seraient condensées en proportion très-faible et ne contiendraient que du plomb. U s'en dépose une certaine quantité dâ&s Ids canaux
DES HIHIM» Dl PyjHB AMOBlniFÈRES. 199
qui conduisent les gaz à la cheminée : on les mSlange avec les minerais ponr leur donner le degré d'agglo-^ mération nécessaire à la fonte au four à manche.
L'opération 9 conduite comme je viens de l'indiquer, est une simplification du grillage et de l'agglomération nécessaires pour les galènes argentifères; elle exige environ moitié moins de oombustible et de maiD-d*œu-> vre, économie commandée pair la faible teneur en ar* gant, et rendue possible par la présence du carbonate de plomb dans les minerais traités^
Sbcoude opÉiutioii. --^ Le four à manche employé pour la fonte est élevé de 4 mètres ; le vent est lancé par une seule tuyère, placée au milieu de la warme, au* dessus d'un creuset de forme presque conique : le four n'a pas d'avant-creuset ; les scories sortent dans Tin-^ tervalle des coillées par une petite ouverture ménagée sous la poitrine, et descendent sur un plan incliné. Un trou de coulée communique avec le fond du creuset^ et permet de recevoir lés matières fondues dans de grands bassins mobiles de forme conique, disposition que rend nécessaire, pour la séparation des grenailles, l'absence d'un avant-creuset.
liU de fUmn. — On ajoute aui minerais fondus : les débris de fours, de briques, et des brasqiies contenant du plomb; les scories de l'opération qui renferment des grenailles ; la matte cassée au marteau, et des scories de forge en proportion variable, mais toujours trèsfarte, car elle s'élève ordinairement à 80 pour 100 des minerais.
OpirMim. — La mise en feu doit être feito avec beau* coup plus de lenteur que dans les fours à manche ordinairesf à cause des grandes dimensiong de lappareil et de la forme spéciale du creuset; elle est commencée
900 MÉTHODES DE TRkWBMSm
avec du charbon de bois et terminée avec du coke : quand le four est bien chaud et le combustible en pleine combustion, on met la tuyère en place , on donne le vent et on charge des scories contre la warme : quand elles arrivent fondues devant la tuyère» et lorsqu*on est parvenu à former le nez, on commence à charger les lits de fusion contre la warme et le coke contre la poitrine : on élève peu à peu le niveau des matières dans le four, et on diminue Ja proportion du combustible, jusqu'à ce qu*on soit arrivé à l'allure normale, ce qui n'a lieu qu'après plusieurs jours.
Les lits de fusion et le combustible sont chaînés séparément, mais on ne cherche pas à produire deux co«lonnes nettement distinctes ; devant la tuyère, le coke et les matières fondantes sont mélangées presque autant que dans un haut fourneau ; le nez ne peut pas être maintenu dans des dimensions convenables , et la combustion vive du coke se fait à peu de distance de la tuyère. L'œil ménagé sous la poitrine, bouché après chaque coulée, est ouvert quand le niveau des scories est prêt à l'atteindre, et on laisse seulement l'ouverture nécessaire à l'écoulement des scories.; quand la pression du vent agrandit l'orifice et fait sortir les flammes , les ouvriers doivent accumuler du menu coke un peu mouillé, de manière à ne laisser couler qu'une veine très-faible des scories.
La coulée est £ûte par le fond du creuset, à des intervalles réguliers, déterminés de manière que le niveau de la matte ne puisse atteindre l'œil de la poitrine. On reçoit dans un bassin spécial le plomb qui sort le premier ; on approche les moules coniques dès que le métal est suivi par la matte et les scories. Le plomb est écume et moulé dans les lingotières dès qu'il est arrivé à la température convenable. On laisse la matte et la scorie se
DBS nnoauis bb vlohb AnBBiinrtBEs. 901
refroidir lentement dans les moules ; quand leur solkKficatîon est complète» on les retourne , et dans les pains coniques on trouve les grenailles de plomb et la matte réunis à la partie inférieure , au sommet des c6nes : on détache à coups de marteau toute la partie qui contient des grenailles» et on la repasse dans les lits de fusion ; le reste est cassé en gros morceaux et jeté quand le maître fondeur a constaté Vabsence des grenailles.
S est impossible de nettoyer le creuset à chaque coulée, puisqu'on ne peut le &ire qu'en démolissant une partie de la poitrine : il se forme fréquemment des engorgements ferreux, qu'on peut enleyer quand on s'en aperçoit en temps utile, mais qui obligent quelquefois à mettre hors feu alors que le bon état de la chemise réfractaire permettrait encore de prolonger la campagne.
La mise hors feu ne présente aucune particularité ; elle est commandée soit par des engorgements trop considérables, soit par l'augmentation du vide intérieur, quand les parois sont rongées au niveau de la tuyère. Dans le premier cas, les campagnes peuvent être trèscourtes ; dans le second, elles peuvent être prolongées jusqu'à cinq et même six semaines , parce qu'on est arrêté seulement par l'impossibilité de donner aux scories la fluidité convenable.
PraduiU. — Le produit principal de la fonte est le plomb, moulé en saumons et contenant à peu près tout l'argent des minerais ; dans l'Eiffel il est vradu comme plomb pauvre; à Stolberg on le soumet à la cristallisation : on obtient, en outre, une certainequantité de matte, pauvre en plomb et en argent, et des scories renfermant des grenailles de matte et de plomb métallique : ces deux produits sont obtenus en très-petite quantité, et doivent être repassés dans les lits de fu8i<m de la fonte des mi-
902 BÈSBÊKBM 0K nUMUOMt
nerais : la plus grande partie des scories est asse^ pauvre eo plomb pour être jetée. Je dois signaler comme pro* duits secondaires les fbmées et les engorgements ferrent, les loups qui interrompent quelquefois les campagnes^
Les fumées sont produites eiclusivement par la ?ola« tilisation du plomba car toutes les matières chargées sont fortement agglomérées ou complètement fondnes ; il n'y a pas d'entraînement de matières fines par les gae : la quantité de plomb qui se volatilise est très-faible^ parce que la réduction n'a lieu qu'à une faible distance de la tuyère ^ le métal est promptement rassemblé au fond du oreusetf au-dessous des scories qui s'opposent à sa vola« tilisation. Pour ce motifs on ne peut espérer recueillir qu'une très^pelite quantité de fumées ; dans l'Eiffel elles sent encore plus pauvfes en lU'gent que les minerais, et par conséquent on ne doit pas faire de grandes dépenses pour installer de vastes appareils de condensation^ Les fumées sont ici^ comme dans la première opération, un produit tout à fait secondaire.
Il n'en est pas de même dans le traitement des mincirais argentifères; l'argent volatilisé devrait être recueilli avec soin^ les fumées argentifèi'es auraient une valeur bien plus grande que celle des fumées produites par les minerais de l'Eiffel.
Les loups ou engorgements ferreui contiennent une certaine quantité de plomb qui est entièrement perdu ; on ne peut pas les diviser en morceaux assez petits pour les passer dans les lits de fuÂon, il n'est possible de tirer parti que des éclats qu'on détache à coups de marteau. Ces loups contiennent beaucoup de (er métal-^ lique, dont l'action réductive serait précieuse dans la fonte, et on doit regretter peùt^6tre encore davantage le feir que le plomb contenu dans les loups.
RéOêiUm ehimqtmé ^ Les matières chargées dans le
DES MinrBAII Dl FliOMB AiltCRTIFÈRES. MS
four ooûiieDDent : de Foxyde, du suifore, du sulfftte et du silicate de piomb, en mélange plus ou moins intime, en morceaux ordinairement assez gros, provenant du cassage de matières parfaitement fondues, et par consé^ quent tràs-compactes ; des mattes très^chargées de sulfure de fer; du silicate de fer, également en morceaux très-gros et très-compactes.
Dans leur descente assez rapide vers la tuyère, les morceaux s'échaufTent très^négalement, suivant leurs dimensions; ils entrent progressivement en fusion, et doivent être entièrement fondus devant la tuyère. Le combustible, chargé au gueulard contre la poitrine , se mélange peu à peu avec les lits de fusion, et son contact avec les matières, pendant leur fusion, est rendu plus intime par le brassage continuel déterminé par la chute inégale des morceaux les plus gros, lesquels résistent plus longtemps à Faction de la chaleur.
La grande hauteur donnée au four a seulement pour but et pour effet de préparer les matières aux réactions importantes qui ont lieu dans la partie inférieure du four après la iîision des silicates et des sulfures : les gaz réductifs ne peuvent exercer dans la partie supérieure qu'une action très-faible, en raison de la grosseur et de la compacité des morceaux chargés* Je n'ai besoin d'in-» sister que sur les réactions de la zone inférieure.
Le coke mélangé avec les matières diverses ne commence à agir qu'à partir du moment où la fusion des siUcales rend le contact suffisamment intime : cette ac«> Uon donne du plomb et du fer métalliques ; elle se con* tinue jusqu'au-dessous de la tuyère, avec une énergie croissante, à mesure que la température est plus élevée et le mélange du combustible plus intime. Le fer, amené à Fétat métallique» décompose le sulfure et le silicate de * plomb ; il en résulte du plomb et du sulfure de fer, et
304 HÉTHQDBS DE TRimSIOSNT
ce dernier se combine, au moins en partie, a^ec une certaine quantité de sulfure de plomb pour former une matte. Le sulfure de fer non combiné et même celui que renferme la matte agissent sur l'oxyde de plomb des silicates , et produisent , soit seulement du plomb métallique, soit en même temps du plomb et du sulfure de plomb , suivant Texcès plus ou moins grand de l'oxyde de plomb relativement au sulfure de fer.
Ces actions sont très-complexes, et il est important de s'en rendre un compte bien exact ; l'oxyde de plomb est réduit : par le coke, par le fer métallique et par le sulfure de fer ; le sulfure de plomb ne peut être décomposé que par le fer .métallique; la désulfuration doit avoir lieu à une certaine distance de la tuyère, alors que les silicates sont encore assez chargés d'oxyde de plomb pour que l'action du sulfure de fer ne reproduise pas du sulfure de plomb. Si cette condition essentielle n*est pas remplie, l'opération produit plus de matte qu'on n'en charge dans le four. Il est donc nécessaire de produire du fer métallique par la décomposition des scories de forge par le coke, dès le commencement de la fusion des matières, et par conséquent d'employer un grand excès des scories de forge et de disposer le chargement de manière que le combustible se mélange en assez grand excès avec les lits de fusion. Avec ces précautions, on parvient à enlever assez complètement le soufre au plomb, en ne produisant que très-peu de matte : le fer métallique et le coke sont en excès jusqu'à la tuyère, la décomposition du silicate de plomb est complète , les scories sortant du four ne renferment plus que très-peu d'oxyde de plomb : comme elles contiennent encore beaucoup d'oxyde de fer, elles sont très*fluides et ne retiennent pas une quantité notable de grenailles.
Il est indispensable que les matières les plus fusibles
DES MiaSBAlS DB nO» AftOEimFftKES. 905
des lits de fusion, les scories de forge et les minerais fondas soient» au moins en partie, en morceaux trèsgros, afin d'obtenir la fusion progressive et d'éviter que le four ne soit bouché par l'agglomération des charges : cette condition oblige encore à augmenter la proportion des scories de foi^, puisqu'une partie seulement peut donner du for métallique à une certaine distance de la tuyère ; les plus gros morceaux ne sont entièrement fondus que dans le creuset.
Le grand excès de scories de forge qu'il est nécessaire d'employer dans la fonte présente un inconvénient trèsgrave : l'action réductive du coke produit du fer métaU lique jusque devant la tuyère; il est très-utile pour achever l'appauvrissement des scories, mais la quantité de fer produit dépend du mélange plus ou moins intime du combustible ; ce mélange n*est jamais régulier, et de temps à autre on obtient un excès de fer trèsgrand, qui reste dans le creuset en formant un loup dont les dimensions augmentent assez rapidement. Quand on s'aperçoit à temps de sa production, on peut le faire sortir en démolissant un peu le devant du four, ou chercher à le dissoudre en diminuant beaucoup la quantité des scories de forge dans les lits de fusion. Le second moyen parait le plus simple, puisque son effet est de rendre riches en oxyde de plomb les scories qui séjournent dans le creuset; elles dissolvent le fer métallique en laissant précipiter du plomb ; il est cependant difficile de revenir à Tallure normale aptes la dis^ parition du loup, et on produit par sa dissolution une grande quantité de scories riches, qu'il faut repasser dans la fonte.
U semble assez facile d'éviter la formation des loups en remplaçant les scories de forge par du minerai de fer ; sa réduction dans la zone supérieure serait aisé-
ment obtenue complète, et on pourrait ttgUv Bùrement sa prqportioa de manière à produire la désulfuration, eu évitaat ilucouvéuieut qui résulte de l'emploi des scories de forge. On réaliserait, en outre, une économie notable sur le combustible, parce que la quantité des matières à fondre serait moins grande.
Dans le creuset se réunissept toutes les matières fondues, le plomb, la matte et les scories ; elles se séparent assez rapidement, en raison de ta différence de leurs densités , et l'exoès de fer métallique produit dans le four peut achever Tappauvrissement des scories ; mais la chute continuelle des produits de l'opération met à chaque instant en suspension dans les siUeates une nouvelle quantité de plomb et de matte, qui ne peuvent tomber avec la rapidité convenable dans le fond du creuset, que si la température est maintenue très-élevée ; on obtient ce résultat en donnant au creuset des dimen*sions relativement très«faibles, et, par cet artifice, on éviie Temi^oi d'un avant-creuset. Les coulées sont nécessairement Irès-rapprochées, mais il est facile défaire sortir le plomb tout seul et de le recevoir daus un bassin spécial ;. la matte et la scorie sont ensuite introduites dans des moules coniques, dont la forme pwmet la séparation irès-nette de la matte et des grenailles : on n'a besoin de repasser dans la fonte qu*une très-petite quantité des scories de l'opération, avantage qu'on n'aurait pas avec un avant-creuset, il faudrait tondre de nouveau la totalité des scories qui sortiraient a chaque coulée du plomb.
Dans l'intervalle des coulées, quand le niveau des sco* ries atteint l'ouverture ménagée sous la poitrine, audessous de laquelle se prolonge la colonne du combustible, chargé en grande partie contre la poitrine, les seories qui sortent par l'œil traversent une épaisseur de coke
DES Mimiàif M Hfim mumbuifères. WI
«1808 grande pour que la matte et les grenaillee aient le temps de se déposer.
Les réeQtioiis qui amèueut le plomb à Tétat métal-^ lique ne eommeneent qu'à une faible distance de la tuyère, le métal n'est soumis que pendant un traips trèSHSOurt au courant gazeux , il atteint rapidement le creuset, dans lequel il est préservé de la volatilisation par les scories qui le recouvrent ; pour toutes ces raisons, la perte par volatilisation n'a pas Timportance qu'on serait tenté de lui attribuer, si on considérait seulement la température élevée à laquelle Topération est faite.
La parte par entraînement est presque nulle, puisque toutes las matières des lits de fusion sont en morceaux ; on ne recueille que très-peu de fumées dans les canaux qui conduisent les gay & la cheminée ; il est inutile d'installer de vastes appareils de condensation lorsque les minerais traités ne sont pas riches en argent.
Obêerv^mSf ^ Réiumé. i^ La méthode que je viens de décrire offre, à côté de plusieurB avantages, quelques inconvénients qu'on pourrait atténuer en partie. Les pertes par entraînement et par volatilisation sont relativen^ent très-faibles : le four est très-élevé, les scories de foif;e donnent aux scories une fluidité très«grande, et fournissent en même twips le fer métallique en quantité plus que suffisante pour la désulfuration du plomb et pour Tappauvrissement presque complet des scories : la consommation db combustible, la dépense en main-* d'œuvre sont relativement très-faibles : la forme spéciale du creuset, l'absence d*avant-oreuset et le mode de couplée permettant de jeter la presque totalité des scories.
Acûté de ces avantages, la méthode présente une difSculté très-grave : la réduction de l'oxyde de fer des scories de forge par le coke qui se mélange aux charges doit commencer presque en même temps que la fusion
906 MÊfBODES DE TlURBiain'
des matières, elle continue de plus en plus énergique jusque dans le creuset; elle produit le fer métallique en quantité variable, suivant Tintimité du mélange du coke et suivant l'allure du four, et cependant il foudrait la maintenir entre des limites très-rapprochées. Quand l'action est trop faible on obtient beaucoup de matte, riche en plomb, et des scories qui ne sont pas trèspauvres : quand elle est trop énergique, il se produit dans le creuset des dép6ts de fer métallique qui peuvent donner lieu à des engorgements : ce dernier cas est le plus fréquent, et souvent les eampagnes sont interrompues par des loups de dimensions considérables. J'ai déjà précédemment indiqué que l'emploi de minerais de fer remédierait en grande partie à cet inconvénient, mais le minerai ne peut remplacer qu'en partie les scories de forge, et seulement pour produire le fer métallique en quantité plus régulière : il faudrait toujours passer dans les lits des scories ferrugineuses en gros morceaux, tant pour produire le brassage indispensable que pour donner aux silicates la fluidité convenable.
En se servant de minerais de fer, il faut apporter une grande attention au chargement et veiller à ce que le combustible ne se mélange que très-peu avec les matières des lits de fusion. Dans ce cas, le plomb est amené à l'état métallique presque entièrement par le fer, et par suite il faut employer à peu près la même quantité de minerais de fer que s'il s'agissait d'enlever enlièrement par le fer le soufre à des minerais de même richesse, contenant la totalité du plomb à Télat de sulfure. Il en résulte que la méthode ne peut être modifiée dans ce sens que dans les usines qui peuvent se procurer des minerais de fer à des prix très-modérés.
DES mraaAis db plomb AROEimràREs. 209
TndteaMAl des ■olftUcs de plomb.
On peut avoir à traiter des sulfates de plomb très-diversement riches, les minerais ou les sulfates artificiels. Les minerais exploités jusqu'à présent contiennent des gangues terreuses, argile, quartz ou sulfate de baryte ; ils ne peuvent pas être enrichis par la préparation mécanique, et leur teneur en plomb est en général peu élevée. Les sulfates artificiels, plus ou moins imprégnés d'acide sulfurique en excès, ne contiennent, au contraire, que du sulfate de plomb ; ils ne renferment pas de matières terreuses, à moins qu'elles ne soient introduites par fraude.
Je n'ai visité aucune usine traitant avec avantage les minerais sulfatés ou les sulfates artificiels; je ne crois même pas qu'il en existe une seule dans laquelle un traitement normal soit établi depuis longtemps pour extraire le plomb de ces matières métalliques. De nombreuses expériences ont été faites, bien des procédés différents ont été essayés I mais jusqu'à présent on n'a pas appliqué une méthode suffisamment économique, permettant d'extraire la totalité du plomb des sulfates naturels ou artificiels.
Je ne peux présenter sur ce sujet que des considérations générales, et je dois me borner à indiquer les difficultés principales que rencontre le traitement dans les deux méthodes applicables à ces matières. Je m'occuperai d'abord de la réduction au four à réverbère, sur laquelle j'ai fait, en 1848, avec M. l'ingénieur Phillips, des expériences assez longues; je parlerai ensuite du traitement au four à manche, essayé dernièrement dans
une usine du midi de la France.
Toa« II. li
910 «tmiiffis w Ts^nmmii
Réducuon Je considère en premier lieu l'emploi des réverbères ' pour la réduction du sulfate de plomb artificiel, imprégné d*un excès d'acide sulfuric|ue ; le tmlement complet comprend trois opérations distinctes :
La ie$nceati(m du sulfate sur la sole d*uD four à réverbère ;
La réduciim au réverbère, soit par le fer métalli^ que, soit par le charbon ;
La f:fnte des réndui riches en plomb, donnes par la seconde opération.
Première opération. — Lst dessiccation du sulfate exige la température du rouge sombre et peut être faite commodément sur la sole d'un réverbère de grstndes dimensions, disposé comme les fours de grillage des minerais de cuivre da^ns la méthode galloise. On reconnatt la fin de l'opération à la cessation de vapeurs d'acide sulfurique ; la matière est retirée du four avec des râbles en fer ; elle est écrasée avec des pilons en bois, et se trouve fi^lors prête pour la réduction. Je n'ai pas besoin d'insister sur les détails de cette dessiccs^tion, je dois seulement faire observei* que l'acidç sulfurique en g\cqs ne peut être expulsé que très-lentement, que les matières doivent rester longtenips dans le four, et que par suite les dépenses en main-d'œuvre et en combustible sont très-notables ; la condiliop de sécher les sulfates livrés par l'industrie augmente beaucoup les frais de traitement de ces produits artificiels.
SicoHDs opteATiQH. — Pouf amener le plomb à l'état métallique sans produire de sulfure de plomb, il est indispensable de transformer le sulfate en silicate ; ce dernier peut ensuite être décomposé de bien des manières différentes, par le fer métallique, par le charbon, le coke, la houille, ou même par du sulfure de fer : dans
DES MOnBUII M PLOMB JUHOOinFÈRES. Sli
tous les cas, il y a perte très^forte par volatilisation, et la réduction n^est pas complète ; on obtient, outre le plomb plus ou moins pur, des seories très^riches en oxyde de plomb, et des fumées, auxquelles il faut faire subir un traitement spécial.
Disposition du /bur.*^ Le four est disposé comme ceux qui servent à la fonte pour matte dans le traitement des minerais de cuivre à Swansea, à ces différenoes près, que la surface du foyer peut être notablement plus petite, parce qu'on n'a pas besoin d'une température aussi élevée, et que les gaz doivent être conduits dans des appareils de condensation pour les fumées. On main* tient sur la grille une épaisseur de bouille assez grande pour que les flammes ne soient pas oxydantes.
Opération. — On charge sur la sole le sulfate desséché, intimement mélangé avec i i/3 pour 400 de charbon de bois très*fin et 20 pour 100 de sable quartzeux. Le four est encore au rouge vif au moment de Tintroduction des matières, et on continue à chauffer fortement. Le sulfate est promptement décomposé par le charbon et le quartz ; il se dégage de Tacide sulfureux, il se produit un peu de plomb métallique, et il se forme du silicate basique de plomb« qui entre bientôt en fusion complète.
L'ébuUition due au dégagement de Tacide sulfureux indique la marche des réactions : quand le bouillonnement est à peu près apaisé et que les matières sont en fusion complète , on peut considérer la décomposition du sulfate comme terminée, et procéder à la réduction. La durée de cette première période varie avec le poids de la charge ; elle est d'environ trois heures quand on opère sur i tonne de sulfate desséché.
Sur le silicate basique on fait agir Tun des réductifs précédemment indiqués, en prenant les précautions néœssaires pour obtenir un mélange à peu près intime du
212 MÉIHODBS DK IRàlIEMBEfT
réductif ayec le silicate : od fait la coulée quand la réduction parait être presque complète, et on reçoit dans des bassins différents le plomb métallique et la scorie ; dès que les matières sont sorties du four, on bouche le trou de coulée, on répare la sole aussi bien que possible, et on procède k un nouveau (largement.
La durée de la seconde période, qui peut être nommée la période de réduction, dépend du réductif employé et du degré d'appauvrissement qu'on cherche à obtenir pour les scories : elle ne doit cependant pas être prolongée au delà de cinq heures, parce que la volatilisation du plomb est très-forte à la température élevée qui est nécessaire pour maintenir les scories en pleine fusion. On doit toujours faire la coulée avant que la réduction de l'oxyde de plomb soit achevée.
Produite. *— On obtient trois produits : le plomb, lés scories, les fumées condensées dans les chambres. Le plomb est coulé dans des moules en fonte, et quelquefois il est nécessaire de le purifier par une seconde fusion. La scorie est cassée au marteau, et cette opération mécanique permet de séparer les plus grosses grenailles : la scorie elle-même est riche en oxyde de plomb et renferme des grenailles plus ou moins fines de plomb métallique; sa teneur en métal n'est pas inférieure à 18 et même à 20 pour 100 : il faut la fondre au four à manche pour en retirer une partie du plomb.
Dans les appareils de condensation on recueille des fumées, composées d*oxyde, de carbonate et de sulfate de plomb ; on peut les mélanger avec les sulfates desséchés, dans le traitement au réverbère.
ConMérations générales. — J'ai besoin d'insister un peu longuement sur cette opération, et principalement sur la seconde période.
Dans la premièrot on ne cherche pas à obtenir de plomb
DES MINEAAIS DE PliOMB ABGE«TIFÈIIB8. 213
métallique, parce qu'Userait mélangé d'une certaine proportion de sous-sulfure, résultant de Taction du charbon sur le sulfate ; il ne faut faire intervenir le charbon que pour faciliter la transformation du sulfate en silicate.
Dans la seconde période, on peut employer, comme agent de réduction du silicate en fusion, le fer trèsdivisé, la tournure de fonte, le coke, le charbon de bois ou la houille en petits fragments, la pyrite de fer ; je vais indiquer poul* chacun de cesréductifs la manière dont il faut conduire le travail et les résultats qu'on peut obtenir.
Emploi des rognures de fer ou de la tournure de fonte. — On jette à la pelle, à la surface du silicate fondu, 15 pour 100 de fer ou de fonte, on brasse fortement en cherchant à mettre le réductif en suspension dans la matière en fusion ; on maintient la température au rouge vif. La décomposition de l'oxyde de plomb est d'abord très-rapide ; il se forme beaucoup de plomb métallique, qui se rassemble au point le plus bas de la sole, le silicate fondu se charge d'oxyde de fer, et conserve bien sa fluidité, sans qu'on ait besoin de chauffer plus fortement. Mais le fer et la fonte tombent bientôt au-dessous de la scorie , et on ne parvient pas à les maintenir en suspension , même par des brassages continuels ; le contact du fer et du silicate ne peut pas rester intime, on ne peut pas arriver à la décomposition complète de l'oxyde de plomb.
On doit faire couler toutes les matières hors du four, alors que les scories retiennent encore de 18 à 20 pour 100 de plomb. On ne doit pas chercher à obtenir un. appauvrissement plus complet en prolongeant l'opération et en ajoutant un excès de réductif, d'abord parce que le plomb se volatilise très-rapidement à cette température élevée, et que la perte est à peu près proportion» nelle à la durée de l'opération, ensuite parce que l'excès de fer ou de fonte se mélange en partie avec le plomb
214 MÈmoDEB M tRAinanifr
et le rend très^difficile à purifier. Ces réductifs coû-* tent d'ailleurs très-cher, même dans les usines placées dans les conditions les plus favorables, et Topération cesse d*étre économique quand on doit en employer une trop grande quantité.
Les produits obtenus sont : le plomb métallique, la scorie et les fumées.
Le plomb et la scorie sont reçus dans un bassin exté* rieur ; le plomb se rassemble au fond» il est recouvert par une petite partie de la scorie ; la plus grande partie de cette dernière se déverse sur le sol de l'usine, ou dans un bassin spécial, à un niveau inférieur. La scorie est enlevée et cassée au marteau ; le plomb est écume, puisé à la cuiller et versé dans des lingotières« Le métal n'est pas pur, même quand on a eu la précaution de n'employer pour la réduction que la quantité de ier ou de fonte indiquée précédemment, insuffisante pour décomposer tout l'oxyde de plomb. Il contient toujours un peu de fer, dont les grains les plus gros viennent nager à la surface, et peuvent être enlevés par un écumage, tandis que les grains très-fins restent en suspension dans l'intérieur du métal fondu. Dans la coulée des lin* gots, une petite quantité de fer vient encore à la surface; en Tenlevant de nouveau, on a des saumons quelquefois assez purs pour être livrés au commerce ; mais générale-' ment il est nécessaire de purifier le métal par une seconde fusion dans une chaudière en fonte. Les divers écumages obtenus dans ces élaborations contiennent beaucoup de plomb et de fer, ils doivent être repassés dans le réverbère à la fin de la seconde période de la réduction : le fer qu'ils contiennent sert à décomposer une partie du sili* cate de plomb. ^
Les scories contiennent de i'oiyde de plomb^ des grenailles de toutes dimensions et du fer métallique, très-*
j>Ea mHËAkiB HB piiOkB ànMHftPÈREs. !ll3
irrégttlièret&étit disséminé. Par le cassate au marteau, ou sépare les plus grosses grenailles, qui doitent être ajoutées aux lingots pour la seconde fusion : on retire en même temps une partie du fer ou de la fonte» et on peut les faire servir à la réduction dans une opération ultérieureh Après ces deui séparations, les scories contiennent encore beaucoup de plotnb» soit à Tétat d'oxyde, soit à l'état de fines grenailles^ et leur teneur est rarement inférieure à 17 pour 100.
L'opération bien conduite, dans Un four servant depuis un certain temps *, donne entiroti 50 pour 100 de plomb, tandis que le sullkte desséché en contient de 65 à 68 pout 100. Le reste du métal eÉï Volatilisé oU contenu dans les scories : oes dernières retiehnent euTiron 6 de plomb pour 100 de sulfate mis en opération ; la volatilisation doit par conséquent dépasser la proportion de 10 de plomb volatilisé pour 100 de sulfate desséché, soit de 16 pour 100 du plomb contenu dans la charge. Il est donc très-important de chercher à recueillir les fumées dans des appareils convenablement disposés.
En tenant compte du plomb retiré des scories et des fumées^ par le traitement des premières au four à man* che, et par la réunion des secondes aux sulfates, on arrive à un rendement de 58 à 69 de plomb métallique pour 100 de sulfate de plomb desséché, en perdant par conséquent de 14 à 15 pour 100 du métal contenu dans les ma<^ tières achetées au commerce.
Cette perte est assee faible, mais les {Vais de traitement sont très-élevés : les trois opérations consomment beaucoup de combustible , les réactifs employés pour
> Dans un four neuf le plomb slnflUre dans toutes les fissures de te sole et des parois, et pénètre à une trës-grande distauce de la sole ; on n'obtient dans les coulées le rendement nortnal en plomb qu'au bout de plusieurs jours, quand k fbur est pour ainsi dire SatUré de métal.
216 MtniODES DE TRAITBIISMT
la réduction coûtent très-cher, et les outils, presque constamment plongés dans les matières en fusion, sont rongés très-rapidement par le silicate de plomb, sur lequel ils agissent comme réductifs. La main-d'œuvre s'élève à plusieurs journées par tonne de sulfate traité.
Emploi du charbùn^ du coke ou de la houille. — La réduction est conduite de la manière suivante : dès que la transformation du sulfate en silicate est à peu près terminée, on laisse un peu tomber le feu, afin de ramener à Tétat seulement pâteux le silicate en fusion presque liquide. On jette ensuite dans le four, en les répartissant également sur toute la surface, 10 pour 100 de calcaire en très-petits fragments et 8 pour 100 de combustibles menus, charbon de bois, coke, escarbilles, houille maigre : on cherche à mélanger intimement ces substances avec le silicate ; on chauffe ensuite de nouveau jusqu'à fusion complète, et on fait la coulée. Le calcaire sert à rendre les silicates plus basiques et à faciliter la réduction de l'oxyde de plomb : l'oxyde de plomb est réduit en grande partie par le contact du combustible ; mais le mélange de ce dernier ne peut pas être rendu assez intime pour que la décomposition soit complète ; les scories obtenues sont encore très-riches ea plomb, il faut les traiter au four à manche.
Le plomb produit est très-pur, et n'a pas besoin d'une seconde fusion.
La volatilisation du métal est aussi forte que dans la méthode précédemment exposée; les fumées doivent encore être recueillies et traitées avec les sulfates.
Emploi de la pyrite de fer. — La pyrite de fer peut être utilisée comme réductif du silicate de plomb, mais elle ne permet pas d'éviter la volatilisation d'une portion notable du plomb, et de plus elle donne des produits secondaires, matte et scories richest qu'il est nécessaire de
DES HUOSBAIS DE PLOMB ARGERIIFÈRES. 317
soumettre à un traitement spécial. L'opération doit être conduite de la manière suivante : dès que la transforma«tion du sulfate de plomb en silicate est à peu près terminée» on jette à la surface des matières en fusion de la pyrite de fer réduite en sable, dans la proportion de 20 à 22 de pyrite pour 100 de sulfate desséché; par des brassages répétés on cherche à obtenir le mélange intime du réductif avec le silicate; il se dégage du soufre et ensuite de Tacide sulfureux ; on reconnaît la fin de la réaction à la fusion tranquille des matières : à ce moment on fait la coulée. On obtient seulement deux produits fondus, quand on ne dépasse pas la proportion de pyrite précédemment indiquée, du plomb métallique et des scories riches. Avec une quantité plus grande de pyrite on produit du plomb» une matte plus ou moins riche, et des scories pauvres.
Cette différence dans la nature des produits est facilement expliquée par les réactions auxquelles donne lieu la pyrite de fer : exposée brusquement à une température élevée, elle abandonne d'abord une portion de son soufre, laquelle agit, mais seulement en partie, comme réductif sur l'oxyde de plomb, en produisant du plomb métallique et de l'acide sulfureux ; le sulfure de fer décompose ensuite Toxyde de plomb du silicate : il se produit de Tacide sulfureux, du silicate de protoxyde de fer, et du plomb métallique, tant que les scories sont riches ; l'action est différente seulement quand les silicates sont devenus pauvres en plomb, ou quand la pyrite est en excès dans certaines parties. Dans ce cas en effet le fer seul s'oxyde aux dépens de l'oxyde de plomb, le soufre se combine, au moins en partie, avec le plomb réduit; il se forme une matte qui entre rapidement en fusion et tombe sur la sole au-dessous du silicate, sur lequel elle n a plus qu'une action très-lente.
918 HCmODES !>■ TiUmMIlt
Il est donc impossible de produire des scories pauvres sans obtenir eu même temps une matte plus ou moins riche, dont le traitement spécial est plus compliqué que celui des scories riches, pour lesquelles une fonte au four à manche est suffisante. On a donc intérêt à ne pas laisser se produire de matte^ et pour cela il faut l'emplir deux conditions i d'abord la pyrite doit être employée en quantité asses faible pour que les scories restent riches en plomb jusqu'à Toxydation complète du soutVe et du fer; en outre, le mélange de la pyrite atec le silicate de plomb doit être rendu irès-promplement intime et régulier, afin que, dans aucune partie et dans aucun moment) le sulfure de fer ne se troute en eicès.
La réaction du sulfure de fer exige un temps relative*' ment assez court; cependant on ne peut éviter la volati«* lisation d'une notable partie du plomb» en raison de la température élevée qui est nécessaire, tant pour les réactions que pour la fluidité des scories. Il est donc indispensable d'adapter à la suite du four des appareils de condensation pour recueillir les fumées. Ces fumées sont composées principalement de sulfate de plombi et doivent être traitées en même temps que le sulfate desséché«
Les détails dans lesquels je viens d'entrer démontrent combien il est difficile de traiter au réverbère les sul&tes de plomb presque purs* On ne retire de la réduction au réverbère qu'une partie du métal ; les scories produites sont très-riches en plomb et doivent être passées dans un four à manche*
Troisièiib oPÉR^um. — Les scories riches données par la seconde opération sont traitées dans des fours trèsélevés, dans lesquels on fait agir le coke ou le charbon de bois comme réductif de l'oxyde de plomb : après les
à manche.
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détails que j'ai présentés dans le paragraphe précédent, il me paraît inutile d'insister sur cette partie du traite* ment des sulfates de plomb.
L'ensemble des opérations coûte toujours très-cher, et par suite la méthode ne peut être appliquée qu'aux mi» nerais riches ou aux sulfates artificiels.
Pour les minerais pauvres» comme le sont les sulfates reconnus jusqu'à présent en masses un peu considérables, les frais spéciaux du traitement par cette méthode dépasseraient la valeur du plomb produit; ces minerais De peuvent être traités qu'au four à manche;
Pour simplifier autant que possible Texposé des diffi- "^.^iJ^foii?" cultes que présente le traitement des sulfates de plomb dans les fours à tuyère, je suppose que le minerai contient comme gangues seulement de l'argile et du carbonate de chaux, et qu'il est pauvre en plomb» mais notablement argentifère.
Le traitement complet peut être fait en deux opérations :
1® Déeompoêition du sulfate et transformation en sili-* cate ; agglomiratum.
2* Fonte au four à manche du minerai fondu ou plus ou moins aggloméré, produisant seulement du plomb d'œuvre et des scories pauvres.
Première opération. — Elle a pour but principal ladé'^* composition du sulfate de plomb, dont la réduction au four à manche produirait une certaine quantité de sulfure; elle sert en même temps à donner au minerai le degré d'agglomération nécessaire à la bonne marche de la fonte.
Cette opération est faite au réverbère ; la disposition du four a une importance principalement économique; on peut employer avec succès des fours à deux soies^ ana«
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logues à ceux qui servent à Stolberg pour la fusion des minerais carbonates et sulfurés, exploités dans l'Eiffel.
Opération. — Le minerai chargé à l'extrémité de la sole est progressivement amené auprès du pont ; là il reste exposé à la température du rouge presque vif jusqu'à ce que la décomposition du sulfate de plomb par l'argile de la gangue soit complète, et jusqu'à ce que l'agglomération paraisse suffisante ; il est alors retiré du four* cassé au marteau , si cela est nécessaire, et transporté aux lits de fusion de la fonte au four à manche.
Considérations chimiques. — Le sulfate de plomb ne peut être décomposé que par l'action de la gangue argileuse, qui produit des silicates d'alumine, d'oxyde de plomb et de chaux; la décomposition du sulfate et la fusion des silicates produits sont faciles quand l'argile existe dans le minerai en proportion convenable ; on ne pourrait au contraire les obtenir si la gangue dominante était le calcaire ; pour de pareils minerais il serait nécessaire d'ajouter une certaine quantité de quartz, suffisante pour produire, avec les bases contenues dans les minerais, des silicates contenant au moins 30 pour 100 de silice.
Il est inutile de chauffer assez fort et assez longtemps pour que les silicates entrent en pleine fusion ; on peut retirer les matières du four quand elles ont pris l'état seulement pâteux, et quand, le dégagement du gaz étant devenu très-faible, on peut être certain que la majeure partie du sulfate de plomb est décomposée. Le produit de l'opération est alors aggloméré et poreux, et se présente dans les conditions les plus convenables pour la réduction dans un four à manche peu élevé. Il est du restô facile de comprendre que dans quelques minerais la proportion de l'argile peut être telle que la fusion est complète dans le réverbère ; le produit doit être coulé dans des bassins, peu profonds, et cassé au marteau après
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refroidissement ; dans ce cas il doit être traité dans un four à manche plus élevé.
Ces deux cas différents correspondent tout à fait à ceux que j'ai considérés précédemment pour le produit du grillage au réverbère des minerais sulfurés ; je n'ai pas besoin d*expo6er de nouveau les raisons pour lesquelles on est obligé de faire varier la hauteur du four à manche suivant la compacité des silicates do réduire Toxyde de plomb. y^<^^^'^^ ^ ^
Sbcoixde opébation. — La fonte au foB(Jîi!i(JBl^£«e^^ \ présente aucune difficulté spéciale, qu opération a été conduite avec les soins cd vais exposer brièvement de quelle manière la fonte doit être conduite dans les deux cas précédemment indiqués^ mais sans insister sur les réactions chimiques pour lesquelles je crois avoir donné des détails suffisants en parlant du traitement des galènes argentifères.
Le minerai préparé au réverbère est seulement agglo- premier méréy il est obtenu en masses poreuses, qui ne renferment plus une quantité notable de sulfate de plomb. Le four à manche présente la disposition ordinaire, et une hauteur qui peut varier entre 1^,50 et 2 mètres, du gueulard à la tuyère.
ÎÀU de fusion. — - Au minerai calciné et plus ou moins aggloméré on ajoute : une petite quantité de minerai de fer préalablement grillé; des scories siliceuses de la fonte elle-même, et on choisit celles qui contiennent des grenailles de plomb métallique et surtout celles qui sont riches en plomb, à la suite de dérangements dans Tallure normale de la fonte ; les fonds de coupelle, les abstrichs, et généralement tous les résidus plombeux, produits dans l'opération elle-même et dans la coupellation du plomb d'cBUvre.
