TOME I

162 TRAiTBMENT DES MINERAIS PYRIÎKUX.

4° Les matières oxydées , débris de soles et de fours, crasses et scories d'affinage; ces matières contiennent le cuivre sous deux états : à l'état d'oxydule combiné avec la silice, et à l'état métallique, sous forme de grenailles de toute dimension ; elles renferment également des arséniates et antimoniates, et de l'oxyde d'étain en proportion assez notable ; sans la présence de ces corps les résidus cuivreux, riches en cuivre, seraient réservés pour la seconde fonte ;

5° Les scories de la fonte pour cuivre noir : elles contiennent une petite quantité d'oxydule de cuivre, et des grenailles de matte ou de cuivre noir : ce sont des silicates dont la base principale est le protoxyde de fer ; elles sont assez riches pour qu'on ne doive pas perdre le métal qu'elles contiennent, et la fonte pour matte ett la seule opération du traitement dans laquelle on puisse les passer.

Les scories de la fonte elle-même sont jetées pjur la plus grande partie ; celles qui renferment des grenailles de matte sont utilisées comme fondants de l'oxyde de fer dans la fonte pour cuivre noir ; on ajoute aux lits de fusion de la seconde opération seulement les scories qui renferment de l'oxydule de cuivre, à la suite d'un dérangement dans l'allure des fours à manche.

Réactions chimiques. — Les matières du lit de fusion descendent contre la warme, et en même temps le combustible tombe à peu près régulièrement contre Ja poitrine : la séparation n'est pas nette au moment du chargement; elle le devient moins encore dans le mouvement de toutes les matières vers le creuset; devant la tuyère, le coke ' est au moins en partie mélangé avec le lit de

1 Je suppose, pour fixer les idées, que le coke est le combustible employé; les réactions sont les mêmes avec le charbon de bois ou l'anthracite

TftàfRlttNT DE» MINERAIS miTBUX. 465

fusion. Il est important qu'il y ait encore, sous la poitrine, une certaine épaisseur de combustible, formant une cloison poreuse, que les matières fondues doivent traverser pour passer de l'intérieur du fourneau dans lavant-creuset*

Pendant leur descente dans le four, les charges sont soumises à l'action des gaz réductifsqui montent vers le gueulard, et dont on peut diriger la plus grande partie contre la poitrine ou contre la warme, en chargeant en fragments plus petits les matières du lit de fusion ou le combustible employé.

On peut distinguer dans le four, et du gueulard à la tuyère, trois zones dans lesquelles les actions physiques ou chimiques sont très-différentes :

I. Dans la zone supérieure, les charges s'échauffent et sont portées plus ou moins rapidement, par les gaz, à la température à laquelle l'oxyde de carbone peut agir connue réductif.

II. Dans la seconde, qu'on peut nommer la zone de réduction, les matières atteignent progressivement la température à laquelle les scories chargées commencent à fondre, et subissent l'action réductive de plus en plus énergique du gaz oxyde de carbone et du coke en contact peu intime avec elles. La première est de beaucoup la plus importante, et c'est la seule que je vais considérer.

Les oxydes libres de fer, de zinc, de plomb, de cuivre etd'étain sont réduits partiellement ou en totalité; les sulfates sont décomposés et transformés en partie en sulfures; les arséniates et les antimoniates perdent une certaine proportion de leur oxygène ; les morceaux de scories, les gangues des minerais et les sulfures métalliques ne sont pas notablement altérés. Il ne peut pas se produire de réactions entre les oxydes et les sulfures,

164 TRAITEMENT DES MIMERAIS PTWTEUX.

parce que ces corps ne sont pas en contact intime, et que d'ailleurs la température n'est pas assez élevée.

L'oxyde de fer est ramené en grande partie à l'état de protoxyde, il ne se produit ordinairement que très* peu de fer métallique ; l'oxyde de zinc est partiellement réduit et le métal se volatilise vers la partie inférieure de la zone; le zinc en vapeur se réoxyde rapidement au contact de l'acide carbonique ; l'oxyde ainsi régénéré se dépose en partie sur les matières chargées, en partie sur les parois du four, et forme des cadmies qu'on est souvent obligé de détacher à coups de ringard. La faible proportion de vapeur de zinc, qui peut arriver jusqu'au gueulard, brûle au contact de l'air et communique aux flammes (quand on ne travaille pas à gueulard obscur) la couleur blanche et l'éclat caractéristiques. L'oxyde de plomb est facilement réduit, une partie du métal se volatilise dans sa chute vers le creuset.

L'oxyde d'étain, qui est toujours en faible proportion dans les minerais de cuivre, est réduit presque en totalité.

L'oxyde de cuivre est d'abord ramené à l'état d'oxydule et ensuite à l'état métallique, mais la réduction ne peut être complète que si l'action est prolongée pendant un temps assez long, c'est-à-dire si la descente des charges est lente, ou la hauteur de la zone très-grande.

Le sulfate de chaux formé, pendant le grillage, par l'action de l'acide sulfureux et de l'air sur la gangue calcaire des minerais, est amené en grande partie à l'état de sulfure de calcium ; les sulfates métalliques subissent la même transformation.

Les arséniates et les antimoniates sont complètement décomposés, mais les produits sont très-variables avec la température, et par conséquent la partie du four dans laquelle se fait leur décomposition. Dans la zone que je considère maintenant, les matières du lit de fusion sont

soumises à une action réductive d'énergie croissante, et à une température de plus en plus élevée. Dans la partie supérieure, la proportion d'oxyde de carbone n'est pas très-grande, puisqu'une partie a été déjà transformée en acide carbonique par l'action sur les oxydes : sons l'influence de cette action réductive faible et de la température peu élevée, les arséniates et antimoniates ne sont que partiellement décomposés en protoxyde de fer, oxydule de cuivre, acide arsenieux et oxyde d'antimoine : ces deux derniers corps sont entraînés par les gaz; une partie se dépose sur les parois auprès du gueulard ; le reste sort du four et se dépose dans les chambres de condensation ou dans la cheminée.

ni. Vers la partie inférieure de la zone, la réduction est au contraire complète; l'arsenic et l'antimoine restent combinés avec les métaux.

Dans la partie intermédiaire, les réactions sont complexes et se maintiennent entre les deux termes extrêmes; il se volatilise encore une quantité décroissante d'acide arsenieux et d'oxyde d'antimoine; il se produit une proportion croissante d'arseniures et d antimoniures, à mesure que les charges descendent vers la limite inférieure de la zone.

Ces diverses réactions peuvent être plus ou moins complètes, suivant que la forme du four, le mode de chargement, la pression et la quantité du vent donnent une hauteur plus ou moins grande à la zone considérée, et suivant que les charges mettent un temps plus ou moins long à descendre de la zone supérieure, jusqu'à la partie du four dans laquelle les scories commencent à fondre. Il est donc très-important de faire varier la forme du four, la pression et la quantité de l'air lancé par la buse, et la rapidité de la descente des charges, suivant la nature des minerais traités.

166 TRAITEMENT DES MWKRAIS PYB1TBUK.

La pratique seule peut donner des enseignements exacts sur les dispositions qu'il convient d'adopter, mais 1 examen attentif des réactions fournit des indications précieuses qu'il ne faut pas négliger. Je reviendrai tout à l'heure sur ce sujet, après avoir exposé les réactions qui ont lieu dans la partie inférieure du four.

Dans la troisième zone, les scories chargées dans le lit de fusion fondent assez rapidement; elles absorbent progressivement les oxydes métalliques non réduits, les gangues et les fondants ; les métaux et les sulfures tombent vers la tuyère disséminés dans les scories pâteuses. L'oxyde de carbone continue son action réductive, mais elle est bien moins forte que dans la zone intermédiaire; d'abord, parce que l'état pâteux que prennent les matières empêche le contact du gaz d'être intime ; et ensuite, parce que l'affinité de la silice pour les oxydes s'oppose à leur réduction. Le coke a probablement dans cette partie du four une action plus énergique que celle de l'oxyde de carbone ; il est en contact assez intime avec une partie des scories pâteuses, et doit décomposer une certaine proportion de l'oxydule de cuivre.

Les matières arrivent devant la tuyère, à peu près complètement fondues, acquièrent dans leur passage rapide la fluidité qui leur manquait encore, et tombent dans le creuset, dans lequel s'achèvent les réactions les plus importantes, et la séparation de la matte d'avec les scories.

Les matières du lit de fusion, préparées, pour ainsi dire, dans la partie supérieure du four par l'action réductive, contiennent en arrivant vers la tuyère :

Des métaux : cuivre, plomb, étain, fer;

Des sulfures, des arseniures, des antimoniures métal1 liques et du sulfure de calcium (dans le cas seulement où certains minerais sont à gangue calcaire), contenant des quantités variables d'arsenic et d'antimoine ;

TKAfTElUSItT DES MINERAIS PTMTEUI. 167

Des silicates ea fusion plus ou moins complète, dans lesquels sont encore en suspension les plus gros morceaux des gangues ou des fondants, dont la dissolution ne s'achève que dans le creuset. Les silicates contiennent les bases terreuses du lit du fusion, le protoxyde de fer, les oxydes d'étain, de plomb et de zinc, et l'oxydule de cuivre, qui ont échappé aux actions réduotives de l'oxyde de carbone et du coke.

Le fer à l'état métallique est en faible proportion , toutes les fois que l'opération a été bien conduite, et le pouvoir réductif convenablement ménagé. Il passe très-rapidement à l'état deprotoxyde, en décomposant l'oxydule de cuivre des scories. Dans le cas où l'action réductive a été trop énergique dans la partie moyenne du four, le fer peut être en excès à l'état métallique, et la scorie ne contient qu'une faible proportion d'oxydule de cuivre, provenant principalement des silicates du lit de fusion. Le fer métallique ne peut plus passer en entier dans la scorie ; il doit être absorbé par les sulfures et se combiner dans la matte, car, sans cela, il déterminerait des engorgements dans le bas du four.

Dans ce cas, on n'atteint que partiellement l'un des buts les plus importants de l'opération, la sconfication de l'oxyde de fer produit par le grillage.

L'étain est toujours en faible quantité ; il agit moins énergiquement que le fer sur l'oxydule de cuivre des silicates, et par conséquent il ne peut être scorifié complètement, que s'il y a peu de fer à Pétat métallique, et si les silicates sont riches en oxydule de cuivre : il se divise ordinairement entre la matte et les scories.

Le cuivre et le plomb, amenés à l'état métallique dans la zone de réduction, tombent dans le creuset et se réunissent à la matte, si la proportion de soufre est assez grande : dans le cas contraire, ils s'en séparent en lui

enlevant une partie de l'arsenic, de l'antimoine, de rétain, etc..., et forment un cuivre noir, plus ou moins impur suivant la nature des minerais mis en traitement. Les sulfures du lit de fusion agissent sur les silicates avec lesquels ils sont en mélange assez intime. Cette action très-importante commence dès le moment où les silicates se forment, devient plus énergique à mesure que la température est plus élevée, et se continue dans le creuset jusqu'au moment de la coulée. La réaction dominante est celle du sulfure de 1er sur l'oxydule de cuivre des silicates: elle produit, comme dans la fonte au réverbère, du sulfure de cuivre et du silicate de protozyde de fer.

Les silicates ne peuvent pas contenir une très-grande quantité d'oxydule, puisque la majeure partie de l'oxyde de cuivre a dû être réduite dans la partie moyenne du four ; les sulfures sont presque toujours en forte proportion dans le lit de fusion : pour ces deux motifs, la totalité de l'oxydule de cuivre des silicates formés ou chargés dans le four, est très-facilement réduite par le sulfure de fer : les scories des fours à manche n'en contiennent pas une proportion appréciable.

A la suite de toutes ces réactions, les sulfures forment une matte qui se réunit au fond du creuset, en absorbant progressivement le cuivre amené à l'état métallique, et le6 composés renfermant de l'arsenic et de l'antimoine.

Les scories, dans le creuset, reçoivent constamment les matières très-diverses qui tombent au-dessous de la tuyère; leur fluidité n'est pas assez grande pour que les corps qui doivent se réunir dans la matte puissent se séparer très-rapidement : dans un four à manche dépourvu d'avant-creuset, les scories contiendraient toujours une forte proportion de grenailles.

TRAITEMENT DES MINERAIS PYMTMtf. 169

Avec la disposition, adoptée dans toutes les usines, d'un avant-creuset assez petit pour que les matières puissent rester en fusion complète, séparé du creuset d'abord par la poitrine, et plus bas par le coke, les scories doivent filtrer, pour ainsi dire, de l'intérieur du Four dans lavant-creuset, et laissent complètement déposer les grenailles.

Pendant [intervalle des coulées, les scories coulent librement par-dessus la brasque, suffisamment pauvres en oxydule et en grenailles pour qu'on puisse les jeter.

Quand on fait couler la matte dans le bassin extérieur, on laisse sortir après elle les scories fluides de l'intérieur du four, pour lesquelles les réactions ne sont pas encore achevées : elles renferment des grenailles, qui ne peuvent past outes se déposer avant la solidification toujours assez rapide. Les scories des coulées de matte sont ordinairement rendues assez riches par les grenailles qu'elles contiennent, et ne doivent pas être jetées.

Résumé. — Dans la fonte pour malte au four à manche , on cherche à scorifier l'oxyde de fer et l'oxyde d etain formés pendant le grillage, ou existant dans les minerais; à expulser par volatilisation une partie de l'arsenic, de l'antimoine, du plomb et du zinc, en concentrant la totalité du cuivre dans une matte, qui est nécessairement encore assez impure. On atteint le but par des réactions très-délicates : en faisant agir l'oxyde de carbone comme réductif sur les oxydes, on ramène une grande partie de l'oxyde de cuivre à l'état métallique, on réduit le peroxyde de fer à l'état de protoxyde, on décompose en partie les oxydes de zinc et d'étain. En ajoutant une proportion assez grande de scories fusibles ,, on empêche , par l'affinité de la silice pour le protoxyde de fer, la réduction plus complète de ce dernier au moment où la température devient trop élevée

170 TRAITEHEKT DES MINERAIS PYR1TEOX.

pour que l'action de l'oxyde de carbone puisse être convenablement ménagée.

Les silicates produits contiennent de l'oxydule de cuivre. Us sont complètement et rapidement appauvris par l'action du fer métallique produit, et du sulfure de fer contenu dans le lit de fusion .

Les scories très-pauvres en cuivre ne contiennent qu'une partie du zinc et de l'étaïn des minerais.

Les arséniates et les antimoniates sont entièrement décomposés ; ils laissent volatiliser une certaine proportion d'acide arsenieux et d'oxyde d'antimoine, dans toute la partie du four dans laquelle la température est peu élevée , et l'action réductive très-modérée. Une partie de l'arsenic et de l'antimoine , amenés par l'oxyde de carbone à l'état de combinaisons avec les métaux, passe dans la matte.

Les sulfates sont décomposés complètement, ils perdent un peu de soufre qui se volatilise à l'état d'acide sulfureux ; mais la plus grande partie des sulfates sont transformés en sulfures qui passent également dans la matte.

Les sulfures doivent être en proportion assez grande dans les lits de fusion; ils servent d'abord à réduire l'oxydule de cuivre combiné avec la silice, ensuite, et principalement, à former la matte , qui doit absorber tout le cuivre produit dans le four par les actions réductives.

La forme du four et la conduite de l'opération ont une grande influence sur les résultats obtenus. Quand on traite des minerais très-chargés d'arsenic et d'antimoine, le grillage produit toujours une proportion asset forte d'arséniates et d'antimoniates.

Pour expulser, dans la fonte au four à manche, une notable quantité d'arsenic et d'antimoine par la décom-

jtànmm mes mwebais promu*. 171

position partielle de ces composés, il faut que les matières du lit de fusion puissent descendre assez lentement dans les parties supérieures du four, et subir longtemps à la température du rouge sombre l'action d'un faible excès d'oxyde de carbone.

Dans le cas de minerais très-impurs, le lit de fusion doit contenir beaucoup de peroxyde de fer ; en effet, le grillage ne peut être convenablement utilisé pour Foxpulsion de l'arsenic et de l'antimoine, que si les minerais impurs sont mélangés avec une forte proportion de pyrite de fer.

La réduction de l'oxyde de fer à l'état de protoxyde absorbe une très-grande partie de l'oxyde de carbone; la présence du peroxyde de fer est donc utile en ce qu'elle modère l'action réductive sur les arséniates et les anti» moniates: elle oblige aussi à prolonger le temps pendant lequel les matières du lit de fusion sont maintenues à une température modérée, afin que la plus grande partie de l'oxyde de cuivre puisse être réduite.

Il est donc convenable de conduire la fonte lentement et dans des fours très-élevés. Ces conditions ne sont pas adoptées dans certaines usines , parce que la consommation du combustible, par tonne de minerai, est d'autant plus grande qu'on passe moins de tonnes dans un temps donné. En fondant très-vite dans des fours très-élevés, on aurait un pouvoir réductif trop considérable, et une trop forte proportion d'oxyde de fer ramené k l'état métallique ; on n'éviterait les engorgements qu'en chargeant beaucoup de sulfures; la matte serait pauvre et chargée de fer. On est donc conduit, pour économiser le combustible, à fondre vite, dans des fours très-bas, en laissant passer dans la matte la plus grande partie de l'arsenic et de l'antimoine contenus dans le lit de fusion. Il est fort douteux cependant que l'économie

172 TJUITEKENT DES MINERAIS PYRITKDX.

réalisée sur le combustible compense l'impureté plus grande de la mat te.

La fonte pour matte des minerais pauvres, à gangues terreuses, exige des fours très-élevés, et une grande rapidité dans la descente des charges. L'économie de combustible est une condition absolue ; on doit chercher à fondre dans un temps donné la plus grande quantité de minerais. La température doit être très-élevée pour la fusion des scories à bases terreuses, le pouvoir réductif est très-énergique, et la matte renferme nécessairement la plus grande partie du fer, de ré tain, de l'arsenic et de l'antimoine des minerais.

La fonte pour matte n'a plus le but complexe que j ai indiqué précédemment ; elle sert presque exclusivement à la séparation des gangues terreuses et à la réunion du cuivre dans une matte pauvre. Elle n'est plus qu'une fonte de coneentratum^ presque toujours faite sans grillage préalable, et dont le produit, la matte, doit être considéré comme un minerai plus ou moins impur.

Les minerais très-pauvres, à gangue de pyrite de fer, présentent encore un cas particulier très-intéres6ant , mais en même temps un problème difficile à résoudre ; je l'examinerai en détail, en décrivant l'usine d'Agordo.

Comparaison du four à manche et du four à réverbère. — Dans la fonte pour matte au four à réverbère, on ne peut pas expulser une proportion notable d'arsenic et d'antimoine ; on ne peut faire passer dans la scorie qu'une faible partie de l'étain, mais on parvient trèsfacilement à scarifier la totalité de l'oxyde de fer et une grande partie de l'oxyde de zinc produits par le grillage.

Les sulfures contenus dans les charges sont les seuls agents de réduction de l'oxyde de cuivre ; ils doivent être en excès assez grand pour que la matte puisse ab-

TttARBinSNT DBS MUERAIS tfllITEUX. 473

sorber tout le cuivre. Cette condition est facilement remplie dans les usines qui reçoivent des minerais très-divers ; on réserve pour la fonte pour matte les usinerais purs , tandis que les minerais impurs sont débarrassés par un grillage très-avancé d'une grande partie de l'arsenic et de l'antimoine. Des deux opérations faites pour arriver à la production de la matte, une seule a servi à l'expulsion de ces deux corps nuisibles , mais on a pu en tirer tout le parti possible ; la matte peut être assez pure. Il n'en saurait être de même dans les usines qui traitent une seule espèce de minerai ; le grillage ne peut être que partiel , la matte obtenue contient la plus grande partie de l'arsenic, de l'antimoine et de rétain des minerais.

Dans la fonte pour matte au four à manche des minerais grillés en grands tas, c'est par l'oxyde de carbone qu'on cherche à réduire les oxydes ; les sulfures n'agissent que vers la fin de l'opération pour l'appauvrissement définitif des scories; leur but principal est la formation de la matte. On n'a donc pas la possibilité de réserver utilement les minerais pyriteux purs pour la fonte, car ils augmenteraient la proportion de fer contenue dans la matte : il faut les griller partiellement comme les minerais impurs.

Le zinc est en partie volatilisé, tandis qu'au réverbère on ne peut le séparer de la matte qu'en le faisant passer dans la scorie.

La scorification complète de l'oxyde de fer produit par le grillage, et l'expulsion partielle de l'arsenic et de l'antimoine, peuvent être obtenues par une forme de four et par une conduite de l'opération convenablement adaptées à la nature des minerais; par conséquent, la matte du four à manche peut être aussi riche et plus pure que celle du réverbère, bien que le grillage en grands tas

TBAlTglffiNT DES MINERAIS PVIWKUX.

Troisième opération.

Grillage de la matte.

soit inférieur au grillage au réverbère , au point de vue de l'expulsion de l'arsenic et de l'antimoine.

Dans les deux cas, l'étain, que les minerais contiennent à l'état d'oxyde» se partage entre la matte et la scorie.

En adoptant une méthode mixte, grillage au réverbère, fonte pour matte au four à manche , il serait certainement possible d'obtenir une matte plus pure que celle retirée des mêmes minerais, soit par la méthode anglaise, soit par la méthode allemande.

Pour le traitement des minerais impurs et d'une seule provenance , le four à manche doit toujours être préféré au réverbère, parce qu'il est alors bien plus important que la fonte serve à l'expulsion d'une partie des corps nuisibles, que le grillage imparfait au réverbère laisse en forte proportion dans les minerais.

Disposition des cases. — Les cases sont ordinairement placées sous un hangar et adossées contre les deux longs côtés ; elles sont séparées les unes des autres par des murs en briques, dont la hauteur ne dépasse pas 2 mètres. Les dimensions horizontales sont peu variables, elles ont généralement 4m,50 de largeur sur 2m,50 ou 3 mètres de profondeur. À l'usine de Boston, chaque case est recouverte par une voûte et communique avec une cheminée commune à toutes les cases rangées d'un même côté de l'atelier : la matte et le combustible sont placés sur une grille peu élevée au-dessus du sol ; le devant des cases est fermé avec des briques sèches quand le chargement est terminé.

En Allemagne, les cases sont ouvertes à la partie supérieure, la matte et le combustible sont disposés par couches alternatives : sur le sol, une couche de menus bois, puis une certaine épaisseur de matte en gros morceaux ; puis de menu bois et du charbon, et, enfin, de la matte en plus petits fragments. Le devant des cases n'est

TRAimttNT DBS MINERAIS PYRITRUX. 175

fermé que par des gros morceaux de matte, enlre lesquels on ménage à la partie inférieure les ouvertures nécessaires pour l'allumage et l'admission de l'air.

Ces deux dispositions sont très-analogues; mais les réactions chimiques sont plus rapides et plus régulières dans les cases voûtées, et on n'a pas besoin de soumettre (es mattes à un aussi grand nombre de feux.

Opération. — Je suppose ici les cases disposées comme à l'usine de Boston : sur la grille, on met une couche de bois de faible valeur et en fragments très-petits : au-dessus on place la matte cassée au marteau ; les plus gros morceaux sur le bois, les plus petits à la partie supérieure ; le tas ne s'élève pas jusqu'à la voûte; la face supérieure est à la hauteur du rampant qui doit conduire les gaz à la cheminée. On ferme le devant de la case avec des briques, en laissant libre toute la partie inférieure à la grille. On allume le bois par-dessous la grille, et autant que possible sur toute son étendue ; la combustion du bois porte la matte à une température assez élevée pour que le soufre et les métaux puissent se combiner avec l'oxygène de l'air. L'oxydation dégage bien moins de chaleur que celle des minerais, parce que le soufre n'est pas en proportion aussi grande. Mais cependant la chaleur produite suffit pour porter successivement les diverses parties du tas à la température à laquelle l'oxydation peut avoir lieu. La combustion s'élève progressivement jusqu'à la partie supérieure , sans qu'on ait besoin d'interposer une seconde couche de combustible, comme cela est quelquefois nécessaire dans les cases allemandes.

Quand la case est refroidie , on enlève le mur en briques, on défait le tas, en mettant de côté pour un second grillage (un second feu) tous les morceaux un peu gros, au centre desquels l'air n'a pu pénétrer.

Pour le second feu, on emploie une proportion plus grande de combustible , parce qu'il est nécessaire de chauffer tous les morceaux pour que 1 oxydation puisse avoir lieu.

Un troisième feu ne serait nécessaire que pour des malles très-compactes et en trop gros morceaux.

Réactions. — La matte contient à peu près 30 pour 100 de soufre, de 30 à 55 pour 100 de cuivre; une quantité assez grande de fer; puis de Tétain, du plomb, du zinc, de l'arsenic et de l'antimoine, en proportions variables avec la nature des minerais traités. Elle est enlevée du bassin de coulée en rondelles ordinairement peu épaisses, afin que le cassage au marteau ne soit pas trop pénible, et principalement afin que dans le grillage en cases l'oxydation puisse pénétrer jusqu'au centre des morceaux. On doit faire varier l'épaisseur des rondelles avec la compacité de la matte et le degré d'oxydation qu'on veut obtenir par le grillage.

Les morceaux sont toujours très-irréguliers ; les vides entre lesquels l'air et les gaz doivent passer sont trèsnombreux, mais très-petits, si l'on a le soin de mélanger un peu de menus avec les morceaux. Le tirage peut se faire assez facilement, et cependant l'air est forcé de se diviser en une multitude de canaux très-étroits.

La combustion du bois placé sur la grille échauffe un peu toute la charge, la case et le rampant; elle porte les morceaux de matte, qui sont immédiatement en contact avec le combustible, à une température assez élevée pour que le soufre et les métaux se combinent avec l'oxygène de l'air; quand tout le bois est brûlé, le grillage commence sur une hauteur assez grande au-dessus de la grille ; l'air ne peut pas être rapidement privé de son oxygène, parce que le contact avec les corps oxydables n a lieu qu'à la surface des morceaux , et que la matte

TRAITKUEirr DES MUERAIS PYBITflUX. 177

ne laisse pas distiller du soufre. La hauteur de la zone dans laquelle a lieu l'oxydation est beaucoup plus grande que dans les tas de grillage des minerais; elle est encore augmentée par l'activité du tirage produite par la cheminée.

L'oxydation est facile et vive à[la surface des morceaux, mais pénètre difficilement et lentement dans l'intérieur; la chaleur dégagée n'est pas très-grande et suffit seulement pour maintenir la matte à la température nécessaire à l'oxydation.

Dans ces conditions le soufre donne principalement de l'acide sulfureux ; l'arsenic et l'antimoine se volatilisent en grande partie à l'état d'acide arsenieux et d'oxyde d'antimoine ; les métaux s'oxydent ; il ne se forme qu'une très-faible proportion d'arséniates, d'antimoniates et de sulfates.

A mesure que les réactions sont plus avancées auprès de la grille, l'air peut conserver de l'oxygène sur une plus grande hauteur, et Ja combustion monte progressivement jusqu'à la partimupérieure du tas.

Il faut faire une grande différence entre les menus fragments et les morceaux : dans les derniers, le contact intime de l'air ne peut avoir lieu qu'à la surface ; dans l'intérieur l'air pénètre difficilement, et par conséquent l'oxygène est en quantité insuffisante; de là résulte que le soufre ? l'arsenic et l'antimoine peuvent être volatilisés presque complètement, dans toutes les parties que l'air peut atteindre.

Au contraire, pour les menus fragments l'air est en excès pendant presque toute la durée de l'oxydation; il doit donc se former une forte proportion d'arsénialeset d'antimoniates.

Le cassage de la malle n'est donc pas une opération sans importance ; on doit éviter, autant que possible, de

TOMF. I. 1*

produire trop de menus; d'un autre côté, l'épaisseur des rondelles, et, par suite, des morceaux, ne doit pas être trop grande, et doit varier avec le degré de compacité de la matte.

Dans le second feu, auquel on soumet seulement les gros morceaux , il est indispensable d'employer one quantité de combustible assez grande pour porter toute la charge à la température à laquelle l'oxydation peut avoir lieu : les morceaux ne se laissent plus pénétrer que lentement et difficilement par l'air; la combinaison du soufre et des métaux avec l'oxygène dégage à peine assez de chaleur pour maintenir la température à laquelle ils ont été portés par le combustible.

Il en est de même à plus forte raison pour les feux suivants. Dans toutes ces opérations, l'oxygène est toujours en contact peu intime avec les corps oxydables, auxquels il ne peut parvenir qu'en traversant la croûte superficielle des oxydes déjà .formés dans les premiers grillages; la plus grande partie de l'arsenic, de l'antimoine et du soufre peut être expulsée.

L'étain, le plomb et le zinc sont oxydés, mais restent en totalité dans la matte grillée.

Le grillage en cases est donc parfaitement adapté au but qu'on doit se proposer : oxyder le fer, le plomb, le zinc, le cuivre ; expulser une grande partie du soufre, de l'arsenic et de l'antimoine. Pour l'étain seulement, cette opération ne peut servir à la purification de la matte.

Comparaison avec le grillage au réverbère. — Dans le traitement des minerais pyriteux atf réverbère, le grillage de la matte peut être poussé plus ou moins loin, suivant la proportion des minerais sulfurés dont on peut disposer pour la fonte suivante. Quand ces minerais sont en quantité suffisante, on doit prolonger, dans le

TRAITEMENT DBS MINERAIS PYA1TEUX. 479

grillage de la matte, la période d'oxydation à basse température, en présence d'une proportion d'air très-limitée ; on expulse par là la plus grande partie du soufre, de l'arsenic et de l'antimoine. Quand on n'a pas de minerais sulfurés purs, on est forcé de limiter la période d'oxydation, et de laisser dans la matte grillée une grande partie de l'arsenic et de l'antimoine, afin de ne pas chasser le soufre qui est indispensable dans l'opération suivante. Il est, par suite, impossible de tirer un bon parti du grillage pour la purification de la matte.

Au contraire, dans la méthode de traitement au four à manche, la réduction des oxydes contenus dans la matte grillée devant être produite principalement par l'oxyde de carbone» on n'a besoin de laisser dans ce produit qu'une faible proportion de soufre; on peut, en multipliant les feux , et en disposant convenablement l'épaisseur des rondelles de matte et leur cassage au marteau, faire pénétrer lentement l'oxydation presque jusqu'au centre des morceaux, et ne laisser dans la matte grillée qu'une très-faible proportion de soufre, d'arsenic et d'antimoine.

Le grillage en cases, dans la méthode des fours à manche, est donc plus utile pour l'expulsion des deux corps nuisibles, que ne peut l'être généralement le grillage au réverbère dans la méthode anglaise.

Dans les deux méthodes, rétain, le zinc et le plomb restent dans la matte grillée. OMtriéme

La fonte pour cuivre noir est faite dans des fours à opériu©». manche peu élevés, dont la forme et la disposition va- JJJJ* "J^U rient avec la nature des minerais traités et le prix du combustible. On cherche ordinairement à modérer le pouvoir réductif d'autant plus que la matte grillée renferme une plus forte proportion d'oxyde de fer, d'arséniates et d'antimoniates.

LU de fusion. — On passe dans les lits de fusion •

La niatte grillée, qui contient : des oxydes métalliques, des combinaisons sulfurées ; une petite proportion de sulfates, d'arsé niâtes et d'antimoniates ;

Des minerais oxydés et carbonates riches et purs, ne renfermant qu'une faible proportion de gangues, ordinairement argileuses ou quartzeuses;

Des scories de raffinage, des débris de soles et de fours, des résidus divers, riches en cuivre et ne contenant qu'une très-faible proportion d etain , d arsenic et d'antimoine ; ces matières apportent encore au lit de fusion du quartz et de l'argile, fort utiles pour la scorification de l'oxyde de fer;

Des scories siliceuses de la première fonte, contenant des grenailles de mat te, mais cependant pauvres en cuivre : elles sont indispensables pour les réactions qui ont lieu dans le four, et doivent être ajoutées en proportion d'autant plus forte qu'on a plus d'oxyde de fer à scorifier.

Opération. — Ces matières sont chargées contre la warme, le coke est jeté contre la poitrine ; lenez est maintenu assez long pour conduire le vent jusqu'au combustible : les scories coulent librement par-dessus la brasquede l'avant-creuset; à des intervalles réguliers, onfait couler dans le bassin extérieur le cuivre noir, la matte et la scorie, contenus dans le creuset.

Je n'ai pas besoin d'insister ici sur les détails de cette opération, et je passe immédiatement à l'exposé des réactions chimiques.

Réactions. — Elles sont analogues à celles que j'ai précédemment exposées en parlant de la fonte pour matte.

Je signalerai cependant quelques différences : à mesure que les charges descendent vers la tuyère, les ma-

tières du lit de fusion subissent l'action réductive de l'oxyde de carbone et du coke, à une température progressivement plus élevée. 11 est essentiel que la plus grande partie de l'oxyde de cuivre soit décomposée, et le cuivre amené à l'état métallique, avant que les scories chargées n'entrent en fusion. 11 faut en même temps que l'oxydede fer ne soit ramené qu'à l'état de protoxyde, et que ce dernier soit préservé presque complètement, par sa combinaison avec la silice, d'une réduction plus complète.

En effet, les sulfures, et principalement le sulfure de fer, sont en très-faible proportion dans le lit de fusion, et doivent servir à la formation de la matte : on doit chercher à en laisser le moins possible dans la matte grillée, parce que la purification de ce produit est d'autant plus grande que le grillage a été poussé plus loin. Il faut donc, dans la fonte pour cuivre noir, ne faire servir qu'une très-petite quantité de sulfure de fer à l'appauvrissement des silicates chargés ou formés dans le four : on doit chercher à réduire par l'oxyde de carbone et le charbon le plus possible de l'oxyde de cuivre, avant la fusion des silicates. On doit, pour la même raison, ne passer dans la fonte qu'une très-petite quantité de minerais silicates ou de scories riches, dont la réduction exigerait une forte proportion de sulfures : on serait obligé de ne pas pousser aussi loin le grillage et la purification de la matte, k moins d'avoir à sa disposition des minerais sulfurés très-riches, en proportion correspondante.

Il serait cependant possible d'appauvrir les silicates en ménageant les sulfures, en disposant le four de manière à réduire à l'état métallique une partie d.e l'oxyde de fer. Ce serait alors le fer métallique qui réduirait l'oxydule de cuivre combiné dans les silicates. Il faut éviter

182 TRAfTEMEKT DES MUTERAIS PYRITECX.

autant que possible cette disposition, parce qu'on n'est pas maître de régler la proportion de fer amené à l'état métallique. On aurait presque toujours un excès de fer, qui se répartirait entre la matte et le cuivre noir. Les scories seraient très-pauvres, mais la matte contiendrait beaucoup de fer ; le cuivre noir serait très-ferreux et son affinage présenterait de grandes difficultés. Le cuivre noir et Ja matte seraient d'ailleurs plus impurs, car la condition principale de l'expulsion partielle de l'arsenic et de l'antimoine, et de la scorification d'une partie de l'oxyde d'étain, est la modération de l'action réductive de l'oxyde de carbone avant la fusion des silicates.

Il est donc très-important de faire la fonte pour cuivre noir dans des fours peu élevés, et de fondre d'autant plus lentement que la matte grillée contient plus d'oxyde de fer et surtout d'arsenic et d'antimoine. La proportion des scories siliceuses varie principalement avec les quantités d'oxydes de fer et d'étain.

Quelque grandes que soient les précautions prises dans toutes les opérations du traitement, on ne parvient pas à expulser ou scorifier la totalité des corps nuisibles; il reste toujours, dans le cuivre noir, avec le soufre et le fer, une proportion plus ou moins faible d'arsenic, d'antimoine, d'étain, de zinc, de plomb, etc., quand les minerais en renferment. Tout ce qu'on peut espérer est d'obtenir de la seconde fonte le cuivre noir assez pur pour être affiné.

Minerais très-impurs. — On ne peut pas y parvenir en traitant des cuivres gris, même mélangés avec une proportion quatre ou cinq fois plus grande de minerais pyriteux chargés de pyrites de fer : il faut modifier le traitement et n'obtenir à la seconde fonte qu'une matte, en ajoutant des minerais pyriteux et sulfurés purs au lit de fusion.

On doit faire deux opérations de plus : grillage de la matte en cases, et foute par cuivre noir.

Dans le cas où il est impossible de se procurer des minerais sulfurés pour aider à la production de la seconde matte, ou bien dans les usines qui ne reçoivent qu'une seule qualité de minerais, il est nécessaire de laisser, après les divers grillages en cases, assez de sulfures pour que les fontes ne donnent que des mattes; on n'utilise qu'en partie ces opérations pour l'expulsion de l'arsenic et de l'antimoine. Le cuivre noir de la troisième fonte est encore trop impur pour être affiné. Il faut donc encore n'obtenir qu'une matte, la soumettre au grillage et à une quatrième fonte.

Cette multiplication de grillages et fontes pour matte, dont on peut citer plusieurs exemples, est très-pénible et peu rationnelle, car la condition d'obtenir seulement de la matte dans les fontes successives, sans ajouter de minerais pyriteux ou sulfurés dans les lits de fusion, oblige à pousser très-peu les grillages successifs, en tas et en cases : on n'utilise que très-imparfaitement les opérations qui pourraient permettre d'expulser la plus grande partie des corps nuisibles, et on les utilise d'autant moins qu'on pense devoir multiplier davantage le nombre des fontes.

Par conséquent, pour le traitement des minerais trèsimpurs, il est indispensable d'avoir des minerais pyriteux et sulfurés purs, qu'on puisse passer en proportion plus ou moins grande dans les fontes successives.

On voit, par ces considérations générales, que la méthode des fours à manche, très-simple quand les minerais ne contiennent que peu de pyrite arsenicale, de cuivre gris, d'arséniates, d'oxyde d'étain, etc., devient extrêmement compliquée quand les minerais renferment une forte proportion de ces espèces minérales. Les difficultés

du traitement sont, dans ce dernier cas, beaucoup plus grandes quand on ne peut pas réserver pour les dernières fontes des minerais sulfurés purs.

Enfin, le soufre en forte proportion étant indispensable pour la formation des mattes successives, il est impossible de traiter au four à manche des cuivres gris seuls et sans mélange de minerais pyriteux.

Ces observations sont également applicables à la mé- * thode anglaise : la matte donnée par la quatrième opération ne peut être assez pure pour passer au rôtissage, que si on a pu mélanger les minerais impurs avec une proportion très-grande de minerais pyriteux et passer dans les deux fontes, pour la formation des mattes, des minerais pyriteux et sulfurés, parfaitement exempts d'arsenic, d'antimoine et d'étatn.

Cette condition est encore plus absolue que pour la méthode des fours à manche, parce que les grillages sont les seules opérations qui puissent expulser une proportion notable d'arsenic et d'antimoine; les fontes servent à scorifier l'oxyde de fer et une portion de l'oxyde d'étain, et à réunir le cuivre dans un produit qu'on puisse soumettre à une action oxydante.

Dans la méthode des fours à manche, les fontes permettent d'expulser une certaine partie de l'arsenic et de l'antimoine ; la purification peut donc être plus rapide. Aussi, pour les minerais de provenances diverses, dont j'ai émis l'hypothèse au commencement du paragraphe 1er, la quatrième opération de la méthode anglaise donne seulement une matte, tandis que la seconde fonte au four à manche produit une forte proportion de cuivre noir, assez pur pour passer à l'affinage, cinquième Le cuivre noir peut être aussi bien affiné au petit opération. f0yev qu'au réverbère ; les réactions sont à peu près les mêmes et peuvent être utilisées presque au même degré,

dans les deux appareils, pour la purification du cuivre. Km2F* Le réverbère permet une plus grande économie, d'abord «■■^■•fc parce qu'on opère sur un poids beaucoup plus considé- ^ foyer* rable, et ensuite parce que le raffinage peut suivre immédiatement Taffinage. Dans le petit foyer les deux opérations sont séparées.

Après les détails que j'ai donnés précédemment, il ne me reste à examiner que l'affinage au petit foyer, pour compléter l'étude générale de toutes les opérations de la métallurgie du cuivre.

Le foyer est disposé comme je l'ai déjà dit en décrivant l'usine de Perm. Le cuivre noir moulé en lingots est placé en face de la tuyère, à une distance très-faible de 1 œil de la buse. On le fait fondre lentement, en ayant soin que les gouttelettes du métal traversent la zone de combustion : la fusion a lieu [dans une atmosphère oxydante.

•Quand la charge est fondue, on fait plonger la buse sur le bain, de manière qu'une partie du vent puisse agir comme oxydant sur le cuivre, pendant que l'autre partie, en brûlant le charbon, sert à entretenir la température élevée nécessaire aux réactions.

Il se produit des scories auxquelles la silice est fournie par l'argile de' la brasque et par celle qu'on place sous la buse pour préserver cette partie du foyer : les bases sont les oxydes des métaux contenus dans le cuivre noir; l'oxydule du cuivre est toujours en très -forte proportion.

Les scories sont enlevées à mesure qu'elles se réunissent à la surface du bain ; quand elles cessent de se produire, l'affineur peut être certain que le cuivre ne renferme plus une proportion notable de fer, de zinc, etc.

Après l'enlèvement des scories, on continue l'action du vent et on porte le métal à une température très-élevée,

486 TIUITCMIÎHT DBS MINERAIS PYBITEUX.

jusqu'au moment où un bouillonnement assez vif indique la réaction du sulfure sur l'oxydule de cuivre. Quand il a cessé, le cuivre ne renferme plus de soufre; on fait encore agir 1 air lancé par la buse comme oxydant, jusqu'à ce que le bain contienne une notable proportion d'oxydule de cuivre en dissolution. L'affineur prend des essais avec une cuiller de fer, les laisse refroidir lentement, les casse dans un étau : il considère raffinage comme terminé quand les essais lui indiquent que la proportion d'oxydule de cuivre augmente progressivement sous l'action du vent.

A ce moment on écarte les charbons et on procède à l'enlèvement des rosettes, ou au moulage des lingots.

Réactions. — Pendant la fusion lente du cuivre, à une faible distance de la buse et dans l'intérieur de la zone oxydante, tous les corps contenus dans le cuivre noir s'oxydent en partie; une petite proportion de soufre, d'arsenic et d antimoine peut être expulsée par la formation d'acides sulfureux et arsenieux et d'oxyde d'antimoine ; mais la principale action de l'oxygène s'exerce sur le cuivre, qui est en quantité beaucoup plus grande que tous les autres corps.

Par conséquent, au petit foyer comme au réverbère, la première période de l'affinage, la fusion lente dans une atmosphère oxydante, ne peut volatiliser qu'une trèsfaible proportion du soufre, de l'arsenic et de l'antimoine contenus dans le cuivre noir.

Quand tout le cuivre mis en opération est fondu, on fait agir le vent à la surface du bain et, par là, on détermine la formation d'oxydule de cuivre ; une très-petite partie des corps étrangers peut être oxydée par l'action directe du vent; c'est l'oxydule de cuivre qui est l'agent de purification. Il est décomposé rapidement par le fer et par le zinc, très-lentement au contraire par F é tain,

nuranosinr des mnEiurs ptbikvx. 187

l'antimoine et l'arsenic ; il ne peut agir sur le soufre que lorsqu'il est dissous dans le bain en forte proportion, c'est-à-dire vers la fin de l'opération.

Les premiers produits de la seconde période de l'affinage sont les oxydes de fer et de zinc qui viennent à la surface, se combinent en partie avec la silice des parois, et forment des scories ou crasses, qui retiennent beaucoup d'oxydule de cuivre ; en les enlevant avec un rable, on entraîne une proportion assez forte de grenailles» Ces crasses et scories sont donc très-riches; elles sont en même temps très-pures, car la très-grande affinité du cuivre pour l'arsenic, l'antimoine, l'étain et le soufre, encore augmentée par l'énorme excès du cuivre, s'oppose à l'action de l'oxydule sur les différents corps. Le zinc lui-même est oxydé moins facilement que le fer; il en reste toujours une petite proportion dans le cuivre.

Certains minerais contiennent une quantité de nickel très-faible, quelquefois même inappréciable par l'analyse. Dans les opérations successives du traitement, il se concentre en grande partie dans les mattes et enfin dans le cuivre noir ; pendant l'affinage il se comporte comme le zinc, c'est-à-dire que l'affinité du cuivre s'oppose à l'oxydation complète du nickel par l'oxydule de cuivre.

On peut faire passer la plus grande partie du nickel dans les crasses ou scories, mais à la condition d'oxyder une très-forte proportion du cuivre.

Ainsi, la formation des scories répond principalement à l'oxydation du fer par l'oxydule de cuivre : une partie du zinc et du nickel peuvent être oxydés, mais l'action est lente et ne saurait être complète sans exposer à une perte considérable en cuivre. L'étain est oxydé seulement en partie et plus difficilement que le nickel. L'action de l'oxydule de cuivre en faible proportion, en

présence d'un grand excès de cuivre métallique, est très-curieuse et mérite d'être examinée en détail. L'oxydule dissous dans le cuivre agit sur les sulfures, de la même manière que par voie humide une dissolution contenant! du protochlorure de cuivre décompose ces mêmes sulfures : les métaux sont dissous, le cuivre est précipité et le soufre devient libre. La seule différence est que dans Faction par voie sèche le soufre, mis en liberté en présence d'un excès de cuivre métallique, se combine avec lui, en sorte que l'ensemble de ces réactions chimiques équivaut à une série de doubles décompositions des sulfures par l'oxydule. Les sulfures de fer et de zinc agissent plus facilement que ceux de nickel et d'étain, mais pour ces derniers l'action peut être cependant complète.

Il reste à expliquer pourquoi le fer se sépare, dans raffinage, bien plus facilement que les autres métaux.

Le fer n'a aucune affinité chimique pour le cuivre; il ne peut donc exister dans le cuivre noir qu'à l'état de combinaison avec le soufre, l'arsenic et l'antimoine, en dissolution dans le cuivre ; l'action de l'oxydule est donc facilement complète; elle est d'ailleurs la même sur l'arseniure et l'antimoniure de fer que sur le sulfure ; l'arsenic et l'antimoine, séparés par l'oxydation du fer, se combinent avec le cuivre en excès. #

Au contraire, le zinc, le nickel, l'étain ne sont pas seulement combinés avec le soufre, l'arsenic et l'antimoine, mais aussi en grande partie avec le cuivre.

L'action de l'oxydule de cuivre sur les combinaisons de ces métaux avec le soufre, l'antimoine et l'arsenic est complète et, comparativement, assez rapide.

Elle est au contraire extrêmement lente sur les combinaisons de ces métaux avec le cuivre; la décomposition est déterminée par des différences plus ou moins faibles

TRAITEMiOT DES MUŒRâlS PYRITEUX. 189

d'affinités chimiques ; elle ne peut se produire qu'en présence d'une proportion assez grande d'oxydule de cuivre. •

On voit, en même temps, que la condition essentielle de la facile scorificatipn du fer est que ce métal soit en entier combiné avec le soufre ; je ne parle plus de Tarse* nie et de l'antimoine, car ces deux corps ne peuvent pas être séparés économiquement du cuivre par raffinage ; il est indispensable que le cuivre noir n'en renferme qu'une très -faible proportion.

Si le fer est en excès, relativement au soufre, il se trouve en partie à l'état métallique et très-irrégulièrement disséminé dans le cuivre noir en fusion : son oxydation complète est alors très-lente, elle exige une proportion bien plus forte de l'oxydule.

Enfin, dans la dernière partie de l'affinage, dès que l'oxydule est dissous en proportion assez grande, il agit sur les combinaisons du cuivre avec le soufre, l'antimoine, l'arsenic, l'étain, le zinc, etc. L'action sur le sulfure est de beaucoup la plus facile; elle donne de l'acide sulfureux et du cuivre métallique ; le dégagement de l'acide sulfureux est rapide et produit un véritable bouillonnement, dont la fin indique la purification à peu près complète du cuivre, quand on n'a traité que des minerais assez purs.

Dans le cas d'un cuivre noir contenant encore une proportion assez grande d'arsenic, d'antimoine, d'étain, de zinc, etc., la fin du bouillonnement prouve seulement que la presque totalité du soufre est expulsée ; mais il reste encore dans le cuivre une grande partie des métaux étrangers. En continuant l'oxydation on augmente la proportion d'oxydule de cuivre et on peut déterminer (oxydation lente du nickel, du zinc et même de l'étain ; mais on ne peut pas espérer de faire agir l'oxydule sur

190 TRAITEMENT DES MINEMAIS PTRRIOX.

l'arsenic et l'antimoine, à moins d'oxyder la majeure partie du cuivre.

On peut purifier le cuivre, en ajoutSntune petite quantité de plomb niptallique, qui se réunit au fond de la sole en enlevant au cuivre une partie de l'étain et de l'antimoine, mais n'en sépare pas l'arsenic. L'addition de plomb est inutile quand les minerais renferment de la galène, parce que le plomb (au moins la partie qni n'a pas été volatilisée dans les diverses opérations, ou qui n'a pas pénétré dans les fissures des soles et des bassins) se rassemble dans le cuivre noir et concourt à sa purification.

On voit que les réactions de raffinage sont à peu près identiques au four à réverbère et au petit foyer ; elles sont plus faciles à suivre et à régler quand on opère sur un poids assez faible de cuivre noir; mais l'avantage qui en résulte pour l'affinage au petit foyer ne suffit pas pour compenser l'excès de dépense en combustible et en main-d'œuvre.

Dans les deux méthodes la première partie de l'opération, la fusion lente dans une atmosphère oxydante» peut seule volatiliser une faible partie de l'arsenic et de l'antimoine.

Le fer peut être aisément sconfié s'il n'est pas en trop grand excès relativement au soufre ; on arrive plus difficilement à faire passer dans les crasses ou scories le zinc et le nickel, plus difficilement encore une partie de l'étain ; la volatilisation du soufre à l'état d'acide sulfureux est aisément complète ; un petit excès de soufre est utile pour l'oxydation de tous les métaux étrangers.

Le cuivre affiné contient toujours une partie de Tétain et la plus grande partie de l'arsenic et de l'antimoine contenus dans le cuivre noir.

C'est donc dans les opérations qui précèdent l'affinage qu'on doit chercher à expulser ou scorifier les corps nuisibles à la qualité du cuivre; le but principal de l'opération est d'enlever au cuivre le fer elle soufre.

Je n'ai pas à revenir sur les détails que j'ai donnés ojé^sîm. précédemment sur le raffinage ; au petit foyer comme funûge. au réverbère, il ne peut servir qu'à ramener le cuivre à l'état malléable, et ne lui enlève pas une proportion notable d'arsenic, d'antimoine et detain.

Considérations générales sur les deux méthodes de traite* ment, par voie sèche, des minerais pyriteux. — Les deux méthodes sont d'une application facile, quand il s'agit de traiter des minerais pyriteux à peu près purs, ne contenant avec l'espèce minérale, cuivre pyriteux ou panaché, que de la pyrite de fer et des gangues terreuses ; le choix entre les deux méthodes dépend en partie de la richesse des minerais, mais principalement des conditions d'approvisionnement en combustibles.

Au réverbère on consume toujours beaucoup plus de houille qu'on ne brûle de bois, de charbon et de coke dans le traitement du four à manche. Cette considération serait suffisante pour faire adopter la méthode allemande.

Malheureusement les minerais purs sont l'exception, et le cas général, celui qui a la plus grande importance à l'époque actuelle, est le traitement des minerais de provenances diverses, de richesse et de nature très-différentes* On peut presque toujours achètera des prix raisonnables les minerais impurs, par exemple les cuivres içris, et une grande usine a un intérêt évident à choisir la méthode qui permet de passer dans le traitement la plus forte proportion de ces minerais impurs, en livrant au commerce du cuivre assez malléable pour être vendu facilement.

192 TKAtTEMKNT DES MINERAIS PfRITEUX.

La question du combustible n'a plus alors la mémo influence sur le choix du procédé; il faut tenir grand compte de la facilité offerte pour le traitement des minerais variables et pour l'expulsion des corps nuisibles.

La méthode anglaise se prête très-bien aux changements de nature des minerais ; elle permet de retirer du cuivre assez bon de minerais très-chargés d'arsenic et d'antimoine, à la condition expresse qu'on puisse les mélanger, pour le grillage, avec un excès de pyrites de fer, et qu'on puisse introduire dans les fontes pour matte une proportion correspondante de minerais pyriteux et sulfurés, riches et purs.

Les grillages sont les seules opérations qui servent à l'expulsion de l'arsenic et de l'antimoine ; les fontes pour matte et pour cuivre noir ont pour résultat la scorification de l'oxyde de fer, et la concentration du cuivre dans un produit plus ou moins sulfuré.

Les ouvriers doivent êtr.e très-habiles, car eux seuls peuvent modifier le travail de chaque opération, suivant les variations des minerais. L'usine doit être placée à proximité d'un bassin houiller, car la consommation de houille est très-grande.

La méthode allemande a sur la méthode anglaise un grand avantage (indépendamment de l'économie de combustible), c'est que les fontes au four à manche expulsent une proportion notable d'arsenic et d'antimoine et sont utilisées pour la purification presque autant que pour la concentration. Les grillages en cases donnent des résultats aussi favorables que les grillages au réverbère ; le grillage en grands tas seul paratt défectueux : il permet une forte économie de combustible et de maind'œuvre, mais il oblige les usines à avoir de très-grands approvisionnements. Au point de vue des réactions, il ne permet pas d'utiliser complètement la première opé-

TRAITEMENT DES MWERA1S PVRITEUX. 195

ration pour la volatilisation de l'arsenic et de l'antimoine , il donne des résultats souvent très-irréguliers, parce qu'il est influencé par les variations atmosphériques; au point de vue économique, il force à augmenter beaucoup le fond de roulement dans les usines qui achètent le minerai.

Ces considérations conduiraient à adopter une méthode mixte pour le traitement de minerais très-divers , contenant une certaine proportion de cuivre gris; la série des opérations serait la suivante :

1° Grillage presque complet, au réverbère, de tous les minerais impurs, les cuivres gris étant mélangés avec un excès de minerais contenant beaucoup de pyrites de fer ;

2° Fonte au four à manche des minerais grillés, avec addition de minerais pyriteux purs et riches, de scories fusibles, des scories, crasses et résidus du traitement contenant du cuivre et en même temps de l'arsenic et de l'antimoine : elle donnerait une matte et des scories pauvres ;

3° Grillage presque complet de la matte, en cases ou au réverbère, suivant les prix des combustibles ;

4° Fonte pour cuivre noir au four à manche de la matte grillée, avec addition des minerais oxydés, carbonates et sulfurés, riches et purs, de scories siliceuses et de toutes les scories, crasses et résidus divers, provenant du traitement, riches et presque purs; la fonte donnerait du cuivre noir, une petite quantité de matte et des scories;

5° Affinage et raffinage au four à réverbère.

Pour le traitement de minerais extrêmement impurs, il faudrait deux opérations de plus, une fonte pour matte et un grillage, intercalées entre la troisième et la quatrième opération de la série précédente.

Pour cette méthode mixte, comme pour les deux méthodes actuellement employées, il serait essentiel que les

TOMR I. 13

194 TRAITEMENT DE9 IfiMERAIS PYRITEUX.

minerais chargés de pyrites de fer, les cuivres pyriteux et sulfurés, riches et purs, fussent en proportion d'autant plus grande qu'on aurait à passer dans le traitement une plus forte quantité de cuivre gris.

Premier exemple. — Traitement des minerais pyrlteu^ ' dans le pays de Galles (Angleterre).

On exploite en Angleterre des mines très-importantes qui livrent des minerais généralement pauvres et impurs. Ce sont presque tous des cuivres pyriteux et sulfurés, à gangue de pyrite de fer, de pyrite arsenicale et de quartz ; la teneur moyenne des.minerais préparés est comprise entre 7 et 8 pour 100. Les centres d'exploitation sont dans le Cornouailles, dans le Devonshire et en Irlande; la production annuelle est un peu variable, on peut l'évaluer en moyenne à 200,000 tonnes. . Ces minerais ne sont pas traités seuls dans les nombreuses usines établies sur la côte nord de la baie de Bristol , à Swansea ou dans les environs, et dans celles construites récemment du côté de Liverpool. On les mélange avec des minerais de toute qualité, généralement assez riches, apportés des diverses parties du monde par les navires anglais, comme cargaisons spéciales, quelquefois comme lest. Les différents Etats de l'Amérique du Sud, Cuba, l'Australie, le cap de Bonne-Espérance, la côte d'Afrique, l'Espagne, les Etats de la Méditerranée, l'Algérie elle-même, envoient à Swansea et à Liverpool d'énormes quantités de minerais de cuivre, sur lesquels les fondeurs peuvent réaliser des bénéfices importants, puisque l'Angleterre est au moment actuel le seul marché pour ces minerais.

TMJIfflMOT Dftt MNBHALS PYBITEUX. 195

Les usines de Swansea sont les plus anciennes et maintenant encore les plus importantes; ce n'est que depuis un petit nombre d'années que l'industrie métallurgique s'est établie dans le voisipage de Liverppol ; elle prendra certainement de ce côté un développement très-rapide, grâce aux facilités que donnent, pour l'apport des minerais étrangers, les relations commerciales très-étendues que le port de Liverpool entretient avec In monde entier.

Il ne m'appartient pas du reste de discuter la position plus ou moins favorable des usines anglaises Je dois me borner à l'exposition de la méthode adoptée par toutes ces usines ; dans ce but, je considérerai seulement les établissements des environs de Swansea, et je suivrai la marche tracée par M. Leplay, dans son excellente description de la méthode galloise, publiée en 1848 dans les Annales des mines.

Je dois renvoyer les lecteurs à cette publication, pour tous les détails de la méthode; je ne donnerai que les explications strictement nécessaires pour faire comprendre le but des nombreuses opérations, et les résultats obtenus.

Situation générale des usines. — Les usines appartiennent à un certain nombre de propriétaires ou de Compagnies puissantes, et sont établies dans des conditions à peu près également favorables pour les transports des minerais, des combustibles et des diverses matières premières. Elles sont construites sur les bords de petites rivières, dans lesquelles les navires peuvent entrer; les minerais sont déchargés aux quais des usines, sans transbordements. La houille, le sable, l'argile, le spathfluor employé comme fondant, etc., sont amenés par des canaux ou par des chemins de fer, établis à ui| niveau un peu supérieur à celui du quai. La différence

t96 TRAITEMENT DES MINERAIS MfttrÊtJt.

de niveau est utilisée pour rendre aussi commodes que possible tous les transports intérieurs des minerais, des combustibles et des produits du traitement.

Combustibles. — On brûle dans tous les fours à réverbère un mélange de houille' grasse et de houille maigre, en proportions variables avec la température dont on a besoin pour la réussite des opérations; pour le raffinage on remplace, au moins en partie, le charbon de bois par de lanthracite, parfaitement exempt de pyrites de fer. On peut admettre que la tonne coûte, rendue aux usines :

Pour la bouille maigre, de 5 francs à 5 fr. 60 c.

— grasse, de.. 7 à 7 50

Pour l'anthracite 15

Les cendres des houilles grasses et maigres contiennent de l'argile et de l'oxyde de fer, et s'agglomèrent très -fortement dans le foyer. Les ouvriers peuvent maintenir sur les barreaux des grilles une épaisseur assez grande de cendres agglomérées en masses spongieuses. Ils en forment une grille artificielle, dont les intervalles très -petits et très- nombreux permettent à l'air un accès facile, en empêchant les menus fragments de combustibles de tomber dans le cendrier. Cette disposition se retrouve en Silésie pour les fours à zinc ; elle est très -utile pour brûler des houilles très -menues et très-maigres.

Je conserverai aux cendres agglomérées le nom de craya, que M. Leplay leur a donné.

Fondants. — La plupart des minerais ont une gangue quartzeuse ; le fondant le plus généralement employé est le spath-fluor, exploité dans plusieurs mines du Cornouailles; il n'est pas très-pur, mais, au contraire, souvent mélangé avec une proportion notable d'argile et

de quartz : il coûte environ 12 fr. 50 c. la tonne, rendu aux usines.

Les soles en sable et les briques des parois des fours de fusion, de rôtissage et d'affinage sont assez rapidement corrodées par les oxydes métalliques ; elles fournissent dans les dernières opérations la silice nécessaire à la scorification de l'oxyde]de fer; on doit donc les considérer, jusqu'à un certain point , comme réactifs utiles, et tenir compte de l'usure des soles et des parois, quand on veut établir une balance exacte de toutes les opérations.

On est, d'ailleurs, obligé de passer dans les diverses fontes les soles imprégnées de matières cuivreuses , et une grande partie des briques des parois, qui sont pénétrées jusqu'à une certaine profondeur par les scories, par les mattes ou par le cuivre. On les traite pour en retirer le métal; le sable et l'argile qu'elles contiennent augmentent la proportion de matières terreuses qu'il faut scorifier dans la première fonte pour matte ; ils servent de fondants dans les fontes suivantes.

Briques. — Les briques réfractaires d'excellente qualité4 viennent de Stourbridge, dans le Staffordshire ; leurs dimensions sont de 0m, 228, 0m,H4, 0m,075; elles coûtent, aux usines, de 110 à 115 francs le millier, dont le poids est de 2,880 à 2,900 kilogrammes. On fabrique dans les environs de Swansea, avec l'argile extraite du terrain houiller, des briques réfractaires un peu moins bonnes que celles de Stourbridge ; leur prix ne dépasse pas 90 francs le millier.

Les briques du Flintshire sont encore moins chères, 75 francs environ ; mais elles ne sont pas aussi réfractaires que les précédentes. Pour les constructions des bâtiments et des massifs extérieurs des fours, on emploie les briques rouges de Bridgewatei", Sommerset ; elles

ièfc fRÀÎTÊïtRNT DES ËINÉRÀ1S PtÈffMtfX.

tont assez régulières et résistantes ; leur prix s'élève ordinairement de 37 à 40 francs.

Le sable réff actaire pour les soles est exploité sur place, ou à peu de distance des usines, et ne coûte pas plus de 4 francs la tonne : l'argile employée pourluter les portes révient à peu près au même prix.

Fer et fonte. — On fait une assez grande consommation de fer et de fonte pour les outils , les portes et les armatures des fours et des cheminées : le fer coûte de 480 à 200 francs la tonne, et la fonte de 90 à 130 francs, suivant les dimensions du fer et les formes des pièces de fonte.

Main-d'œuvre. — La population ouvrière est très-nombreuse, intelligente, et de plus habituée depuis longtemps aut opérations de la métallurgie du cuivre ; les ouvriers commencent très-jeunes leur apprentissage, et bon nombre d'entre eux acquièrent une habileté , sans laquelle l'application économique de la méthode serait certainement impossible. %

Les salaires sont assez élevés : les diverses catégories d'ouvriers peuvent gagner par semaine :

Les enfants, de 5 francs à 12 fr. 50 c.

Les jeunes gens, de 12 fr. 50 c. a 15 francs.

tes ouvriers ordinaires, de. ...... . 15 francs a 81

Les ouvriers spéciaux, de 31 à 40

Presque toujours (es différents travaux sont donnés à l'entreprise, comme M. Leplay Ta indiqué avec détails dans sa description.

Minerais. — Les minerais sont ordinairement vendus aux enchères, après l'annonce de la quantité, de la nature et de la provenance des différents lots, qui doivent être livrés à une époque détenttinée. Pour lés minerais

TRAITEMENT DES MIHEÀÀ1S PTBITËUX. 199

exploités en Irlande, dans le Gomouailles et dans le Devon, la vente est faite sur place ; pour les minerais étrangers, elle est faite à Swansea.

Les différentes Compagnies propriétaires des usines ont leurs agents spéciaux pour l'examen, l'essai et Tachât des minerais mis en vente.

Les prises d'essai des lots de minerais sont faites en commun, les essayeurs font ensuite séparément leurs essais, tous par la même méthode1, et par voie sèche; mais, comme ils sont à peu près également habiles, les résultats sont très-peu différents les uns des autres. Les Tondeurs calculent les prix qu'ils peuvent offrir pour les minerais, d'après leur teneur en cuivré, leur nature, et surtout d'après le besoin de compléter leurs approvisionnements en minerais d'une qualité déterminée.

Ils ont tous un intérêt commun, celui de ne pas trop élever les prix payés pour ie cuivre ; et les offres faites aux enchères par les agents des diverses Compagnies diffèrent en général très-peu les unes des autres. La concurrencé ne devient sérieuse que dans le cas où plusieurs usines ont en même temps un besoin absolu d acquérir des minerais d'une qualité spéciale.

Le mode d'essai par voie sèche a donné lieu à des réclamations assez vives mais inutiles ; il indique une teneur inférieure à la richesse véritable des minerais, et la différence est quelquefois très-grande. Les pertes au traitement métallurgique sont certainement moins élevées que celles faites dans les essais par voie sèche, et les fondeurs paraissent bénéficier de la différence 9 au détriment des exploitants. Il est cependant facile de

1 La méthode d'essai comprend à peu près les mêmes opérations que le traitement métallurgique, et donne une perte en cuivre d'autant plus forte «lue les minerais sont plus impurs. Elle a été décrite par H. Moissenet dans les Annales des mines, 1858.

prévoir que, si les essais étaient faits par voie humide et indiquaient la teneur réelle des minerais, les fondeurs s'entendraient bientôt pour donner un prix moins élevé du cuivre contenu, et les vendeurs ne tireraient aucun avantage d'un changement dans le procédé d'essai. Les prix offerts dans les conditions actuelles sont établis d'après la comparaison des résultats obtenus par les essais et par le traitement métallurgique ; la substitution d'un procédé plus exact ne servirait qu'à faire varier cette relation, et à faire baisser la valeur que peut avoir pour les fondeurs le cuivre indiqué par les essais.

Pour les minerais étrangers, l'Angleterre est maintenant le seul marché ; les fondeurs sont maîtres des prix, et les réclamations des exploitants resteront sans résultat, tant que la concurrence ne viendra pas élever la valeur des minerais.

Cette concurrence ne pourrait provenir que de la création, sur le continent, d'une ou de plusieurs usines destinées au traitement des minerais achetés. La question est depuis longtemps à l'étude et n'a pas encore été résolue : il n'est même pas probable qu'elle reçoive promptement une solution, car il est très-difficile de réunir, sur un point du littoral de la France ou de la Belgique, un ensemble de conditions favorables, analogues à celles dans lesquelles sont établies les usines anglaises, à Swansea et à Liverpool. Le droit que payent les minerais étrangers, à leur entrée en Angleterre, cesserait certainement d'être perçu du moment qu'une concurrence sérieuse viendrait menacer cette branche de l'industrie anglaise.

Exposé de la méthode. — J'ai déjà longuement insisté sur la série des opérations dont se compose la méthode, mais je n'ai pu considérer que le cas général du traite* ment des minerais de provenances diverses, en supposant

la proportion des minerais purs assez grande pour réduire la méthode à sa plus simple expression.

Les approvisionnements de minerais, dans les diverses usines, obligent très-fréquemment les directeurs à changer les opérations, et généralement la méthode réellement suivie diffère notablement de celle que j'ai précédemment indiquée.

Les exigences du fcommerce pour la pureté du cuivre, aussi bien que la proportion trop grande de minerais impurs, forcent à multiplier les opérations qui peuvent enlever au cuivre l'arsenic et l'antimoine.

Pour éviter les longueurs qu'aurait entraînées, dans la description de la méthode galloise, l'examen de tous les cas particuliers, M. Leplay a considéré une usine hypothétique, dans laquelle sont faites toutes les opérations qui deviennent réellement nécessaires dans les usines anglaises, seulement dans certaines conditions spéciales.

Je crois devoir suivre réminent métallurgiste dans la voie qu'il a tracée, et qui me paraît la plus simple pour faire comprendre les opérations de la métallurgie du cuivre en Angleterre.

Je ferai donc avec M. Leplay l'hypothèse d'une usine, traitant annuellement 23,600 tonnes de minerais divers, indigènes ou étrangers, tenant environ 8 pour 100 de cuivre ; une partie du cuivre doit être de qualité supérieure, et provient du traitement de minerais assez purs ; le reste du métal produit doit être malléable, il est fabriqué en partie avec des minerais ordinaires, et en partie avec des minerais très-chargés d'arsenic et d'antimoine. Ce sont là les conditions diverses dans lesquelles les usines peuvent être placées; elles comprennent le cas général que j'ai précédemment considéré. Dans cette usine on fait en réalité trois traitements séparés, pour

Minerais ordinaire».

902 TflÀnfctffiNT DES MINERAIS PYltiTEtJ*.

lesquels un certain nombre d'opérations sont conduites à peu près de la même manière.

Les minerais sont divisés en trois catégories :

Minerais ordinaires, minerais purs, minerais impurs.

Les minerais purs, c'est-à-dire ceux qui ne renferment qu'une proportion très-faible d'assenic, d'antimoine, d'étain, de zinc et de nickel, ne sont pas tous passés dans le traitement spécial, qui doit donner du cuivre de qualité supérieure. Une grande partie est nécessaire au traitement dès deux autres classes de minerais.

Le travail ordinaire, produisant du cuivre de seconde qualité, comprend les six opérations précédemment exposées :

I. GriUage des minerais pyriteux contenant de l'arsenic et de l'antimoine , mélangés avec tous les minerais pauvres, dont la gangue renferme une proportion notable de sulfures métalliques, et principalement de pyrite de fer.

II. Fonte pour matte bronze des minerais grillés, avec addition : de minerais pyriteux à peu près purs; dès crasses, scories riches et généralement de tous les résidus cuivreux, produits par le travail des minerais ordinaires, qui renferment une certaine quantité des corps nuisibles à la qualité du cuivre.

Elle produit une matte assez riche et des scories pauvres, qui peuvent être jetées en grande partie.

III. Grillage de la matte bronze poussé plus ou moins loin, suivant la proportion de minerais sulfurés purs que les approvisionnements de l'usine permettent de réserver pour la fonte suivante.

IV. Fonte pour matte blanche de la matte bronze grillée, avec des minerais oxydés, carbonates et sulfurés, à peu près purs ; des scories riches et tous les produits cuivreux accessoires du traitement, qui ne renferment

fRAtTEMENT DES MINERAIS PfRltm. 305

qu'une très-faible proportion d'arsenic, d'antimoine, d'étain et de nickel.

Elle donne : une matte blanche, très-riche en cuivre, assez pure pour passer au rôtissage ; et des scories qui contiennent peu d'oîydule de cuivre, et sont refondues en partie dans la première fonte. Toutes les scories contenant des grenailles de matte, et qui ne renferment cftië des traces d'étain, d'arsenic et d'antimoine, passent à l'opération spéciale du travail des minerais purs, la refonte des scorieê.

V. Rôtissage de la motte blanche. L'opération produit : des scories très-riches en cuivre, contenant une proportion pltiS ou moins forte d'étaiù, de zinc et de nickel, et qui doivent être passées dans la première fonte pour matte ; du cuivre brut assez pur pour être soumis à l'affinage.

YI. Affinage et raffinage du cuivre brut. On obtient : du cliivre marchand de diverses qualités, suivant la nature et la proportion des minerais traités, et les soins apportés aux différentes opérations ; des crasses ou scories d'affinage, très-riches en cuivre, et en même temps assez pures pour être passées, en grande partie sinon en totalité, dans la fonte pour matte blanche.

Le travail des minerais purs et celui des minerais trèsimpurs sont nécessairement plus complexes : les premiers renferment toujours une faible proportion des corps nuisibles, qu'on veut expulser ou séparer complètement pour obtenir du cuivre de qualité supérieure. Pour les ruinerais très-impurs, les opérations précédentes ne suffiraient pas pour produire du cuivre malléable.

La série des opérations est la suivante pour le travail Milieraj, spécial des minerais purs. pu"-

I. Grillage des minerais pyriteux pauvres, et de tous ceux dans lesquels on soupçonne la présence d'une faible

proportion d'arsenic et d'antimoine. Il est toujours poussé moins loin que dans le traitement des minerais ordinaires, surtout quand les minerais sont très-purs.

IL Fonte pour matte bronze des minerais grillés; des minerais oxydés et carbonates; des minerais pyriteux, riches et purs; d'une partie seulement des scories riches et des résidus cuivreux du traitement. Elle donne les mêmes produits; scorie pauvre; jetée presque en totalité ; matte bronze, moins riche (pour une teneur égale des minerais) que celle donnée par le travail ordinaire.