TOME I

méthodes les conditions dans lesquelles les usines sont placées.

J'ai supposé parfaitement connus de mes lecteurs tous les caractères chimiques et minéralogiques des corps qui peuvent être en présence dans les opérations de la métallurgie, ainsi que les procédés d'enrichissement des minerais par la préparation çiécaniquë. Ces connaissances sont indispensable* à toul ingénieur d'usine métallique.

Je n'ai pas besoin d'insister sur Futilité de là chimie et de la minéralogie ; mais je dois dire quelques mots de la préparation mécanique , qui sert pour ainsi dire de liaison entre la métallurgie et l'exploitation, et dont l'importance n'est pan toujours appréciée à sa juste valeur.

Les minerais métalliques sont généralement répartis très-irrégulièrement dans les filons, ou dans les gisements divers. L'abatage ne peut, donner qu'une certaine proportion de minerais assez riches pour être envoyés directement aux usines : cette proportion est variable pour les mines différentes et pour la même exploitation, mais ordinairement elle est insuffisante pour payer les frais, et donner des bénéfices aux exploitants. Il faut extraire une quantité souvent très-grande de minerais pauvres, contenant la matière utile disséminée eu veinules ou en mouches dans les gangues terreuses ou métalliques.

Us ne peuvent être traités dans les usines qu'après avoir été suffisamment débarrassés des gangues inutiles ou même nuisibles ; l' enrichisse ment par des moyens mécaniques doit donner k ces minerais pauvres la valeur commerciale qu'ils n'ont pas à leur sortie de la mine.

Un atelier de préparation mécanique est donc le complément indispensable de presque toute» les exploitations. Dans les opération» nombreuses et complexes qui

sont nécessaires pour l'enrichissement* les gangues ne sont jamais qu'imparfaitement séparées; il en reste des proportions variables dans les différents produits ; l'ingénieur de l'usine doit pouvoir les apprécier avec une approximation suffisante» d'après la nature des minerais et le mode de préparation. U est guidé dans son appréciation par les résultats des essai» rapides des produits, mais il. ne peut les soumettre à des analyses exactes, qui exigeraient beaucoup trop de temps. La connaissance approfondie de toutes les opérations de la préparation mécanique peut seule indiquer au métallurgiste la nature des gangues qui restent dans les différents produits, renseignement indispensable à la bonne direction du traitement,

J'ai présenté en premier lieu des considérations générales sur les, actions chimiques, oxydantes ou réductives, qui peuvent être produites dans les différents fours employés en métallurgie. Cet exposé préalable m'a paru nécessaire pour simplifier autant que possible la description des méthodes. Dans les chapitres suivants, et pour chaque usine, j'ai eu soin de dlbnnsr les dimensions principales des fours, le nombre d'appareils nécessaire pour traiter une quantité déterminée de minerais, mais j'ai dû n'insister que très-peu sur la disposition des usines et sur la construction des fours. Cette partie pratique de la métallurgie ne peut être étudiée que dans les usines ; il est impossible d'en faire comprendre l'importance par une description ou par des planches, dans lesquelles les fours sont dessinés à une échelle très-petite.

J'ai indiqué, par un certain nombre d'exemples, de 'quelle manière on peut arriver à établir les frais généraux; mais, pour la plupart des usines, je n'ai pas eu les renseignements nécessaires pour les calculer exactement. Ces frais sont presque toujours trèa-élevés.et souvent dé*

passent les dépenses nécessitées par la fabrication proprement dite. Il est donc essentiel de les évaluer, si on veut avoir une notion exacte de l'état de l'usine, du véritable prix de revient. La partie ia plus lourde des frais généraux provient du capital social, du mode de constitution et d'administration, des contrais faits pour l'achat des minerais et matières premières, des dispositions adoptées ptfur la vente des produits marchands. Les Compagnies ont toujours intérêt à ne pas divulguer ces détails, et, la plupart du temps, l'ingénieur dirigeant l'usine ne les connaît pas exactement.

J'ai beaucoup insisté dans toutes les descriptions sur les frais spéciaux, les pertes en métaux utiles et la qualité des produits marchands obtenus; j'ai cherché à comparer entre elles les diverses méthodes suivies dans les usines qui traitent des minerais analogues. J'ai considéré d'abord, pour chaque exemple, les frais et consommations pour un temps assez long, pour une année entière quand cela m'a été possible; ces nombres m'ont servi à calculer les frais relatifs à la tonne de minerai traité, pour chaque opération et pour l'ensemble du traitement. *

J'ai eu soin de citer les époques auxquelles se rapportent les descriptions et les résultats numériques : ces dates sont indispensables, parce que dans la plupart des usines on modifie progressivement les méthodes, et que des changements notables peuvent avoir été introduits au moment de la publication de cet ouvrage.

J'ai indiqué, pour chaque exemple, à quelle source j'ai puisé les renseignements nécessaires au calcul des frais spéciaux.

En visitant les usines, on peut obtenir les données numériques de deux manières bien différentes : dans quelques-unes, les directeurs ne craignent pas de montrer

les livres* et de laisser relever tous les nombres relatifs aux quantités de minerais et de produits successifs, aux consommations de toute nature, à la valeur marchande retirée des minerais. Dans ce cas, on peut calculer trèsexactement les frais spéciaux; il ne reste d'incertitude que sur la perte en métaux utiles : cette difficulté est insurmontable, même dans les usines où on fait avec les plus grands soins des milliers d'essais tous les ans; les prises d'essais s'écartent trop de la composition moyenne des minerais qu'elles doivent représenter, pour qu'on puisse savoir la quantité réelle des métaux utiles mis en traitement. On obtient bien une approximation, mais elle est à peine suffisante pour servir à comparer deux méthodes différentes.

Dans un grand nombre d'usines, les livres ne sont pas mis à la disposition de l'ingénieur qui les visite; il ne peut obtenir que des renseignements verbaux plus ou moins exacts sur les résultats de chaque opération. Avec ces données, il n'est possible de calculer les frais spéciaux qu'avec une approximation douteuse. On peut décrire la méthode suivie, faire comprendre ses avantages et ses inconvénients, mais on ne doit pas comparer les résultats numériques avec ceux obtenus par les autres méthodes et calculés plus exactement.

Pour les usines qui traitent des minerais complexes, j'ai donné en même temps toute la série des opérations; il m'a paru difficile de faire comprendre le véritable esprit des méthodes en scindant la description en deux parties : l'extraction de l'argent se trouve ainsi décrite dans les divers chapitres consacrés aux minerais de cuivre et aux minerais de plomb.

GOfISWËRATIONS GÉNÉRALES

SUE LBS

On emploie dans le traitement des divers minerais métalliques des fours de formes très-différentes, mais qui peuvent être rapportés à trois systèmes ou types principaux :

id Les fours à tuyère ;

2e Les fours à réverbère ;

3* Les fours à courant d'air naturel et sans cheminée.

Dans les premiers on se sert généralement des combustibles carbonisés, du charbon de bois ou du coke; rarement on peut brûler des anthracites, plus rarement encore de la houille. Les réverbères exigent des combustibles capables de donner par distillation des produits inflammables; l'emploi de l'anthracite, du coke ou du charbon de bois demanderait des appareils analogues au* générateurs à gaz. Dans les fours à courant d'air naturel on se sert de houille, de bois et de charbon de bois; le coke et f anthracite ne sont que rarement utilisés.

Les foure à tnjère présentent une grande variété de formes, de dimensions et de dispositions pour les matières chargées : dans là description des usines j'insîs-

terai sur ces différences ; je ne prendrai maintenant que le cas général , en supposant un four à parois presque verticales, à section rectangulaire , dans lequel l'air est lancé par une buse placée dans une tuyère à la partie inférieure du four.

Au-dessous de la tuyère est le creuset, dans lequel doivent se réunir les matières fondues, métal, ou matte, et scories; un canal de percée répondant au fond du creuset, fermé pendant le travail avec un tampon d'argile, permet de faire couler, à certains intervalles, les matières fondues dans un bassin extérieur.

Le combustible et le lit de fusion, c'est-à-dire le mélange des minerais ou produits du traitement avec les fondants et les réactifs, sont introduits par la partie supérieure, et doivent descendre avec régularité jusqu'au creuset. Devant la tuyère seulement peut avoir lieu la combustion active (c'est-à-dire la combinaison du carbone avec l'oxygène de l'air lancé dans le four), produisant la température élevée nécessaire àla fusion des scories, des mat tes, du métal, et à l'achèvement des réactions qu'on cherche à produire. À une distance de la tuyère, variable avec la pression du vent et le mode de chargement des matières, l'acide carbonique produit par la combustion est transformé en oxyde de carbone, transformation qui détermine un abaissement notable de température. J'appellerai zone de combustion l'espace toujours très-limité dans lequel le carbone se combine directement avec l'oxygène, avec production d'acide carbonique. Les gaz : azote, acide carbonique, oxyde de cffrbone, hydrogène, hydrogènes carbonés (provenant de l'action du charbon sur l'air lancé humide dans le four), s'élèvent et sortent par la cheminée, directement, ou en passant d'abord par des chambres de condensation, suivant la nature des minerais traités.

Les gaz serrent à échauffer les matières du lit de fusion, et à produire, en les commençant dans le haut du four, les actions chimiques qui le plus ordinairement ne s'achèvent que dans le creuset.

Deux modes de chargement des lits de fusion et des combustibles sont adoptés pour les différentes opérations qu'on doit faire dans les fours à tuyère ; il importe de les considérer séparément.

Premier mode de chargement. — Les matières composant les lits de fusion sont étendues sur toute la section du four, les charges étant séparées par des lits plus ou moins épais de combustible. La régularité des couches alternantes ne subsiste que jusqu'à une certaine distance de l'orifice de chargement ; devant la tuyère la combustion est continue. Les matières descendent dans le four et sont soumises à une température progressivement élevée, à une action réductive d'autant plus énergique que la pression du vent étant plus forte, la transformation de l'acide carbonique en oxyde de carbone est plus prompte, et presque complète à une plus faible distance de la tuyère. L'action réductrice de l'oxyde de carbone et des combinaisons hydrogénées est plus ou moins régulière suivant que les matières se tassent plus ou moins uniformément dans les diverses parties du four. Elle s'ajoute aux réactions qui peuvent [avoir lieu au contact du combustible et des matières qui composent les lits de fusion. Ce mode de chargement ne doit donc être employé que dans les cas où une action réductive très-énergique peut être utile ou du moins ne doit pas nuire aux réactions qu'on cherche à produire.

Second mode de chargement. — Le combustible est chargé sur la poitrine, c'est-à-dire contre la face opposée à la tuyère, et le lit de fusion sur la warme ; il faut alors conduire le vent de la tuyère jusque sur le charbon ou

40 CONHDfelàTieitS GfcKÉRALBB

sur ie coke, en formant dès le commencement de la campagne, et en maintenant pendant toute la fonte, un canal en scories, ce qu'on appelle te nt%. Il est souvent difficile à conserver dans des dimensions convenables, puisqu'il est entouré constamment par des matières en fusion et encore en morceaux qui descendent dans le ereueet. De sa bonne dimension dépend la régularité de la fonte : s'il est obstrué, le vent n'arrive pas sur le combustible avec la force et en quantité suffisantes ; s'il est détruit, le vent se brise sur les matières du lit de fusion, les refroidit, et se répand irrégulièrement dan6 le four ; la chaleur n est plus assez forte dans le creuset, et Ie6 réactions ne peuvent plu6 avilir lieu comme d'ordinaire. Ces brèves explications étaient nécessaires pour taire comprendre l'importance du nez, et les difficultés de le maintenir, dans tous les fours où le combustible est chargé sur la poitrine. Le nez représente le prolongement de la tuyère dans la partie du four que traversent les matières qu'il s'agit de fondre.

Dans ces conditions, la combustion se fait constamment devant le nez ; l'acide carbonique produit est transformé plus ou moins rapidement et complètement en oxyde de carbone ; les gaz s'élèvent en traversant seulement en partie les matières du lit de fusion.

On voit déjà que les dimensions horizontales du four sont nécessairement d'autant plus faibles que les matières chargées sont plus difficiles à fondre, puisque le maximum de chaleur est produit à côté de ces matières, et qu'elles ne sont traversées que par une partie des gaz chauds.

L'action réducttve est toujours bien moins énergique que dans le premier mode de chargement; on peut la modérer à volonté en inclinant en arrière la warme et la poitrine. On peut l'augmenter en élevant les

parois du four et lançant le vent à une plus forte pression.

Ces deux moyens sont faciles à expliquer : l'inclinaison des parois du four force la plus grande partie des gaz à suivre la poitrine, diminue par conséquent les actions calorifiques et réductives exercées sur les matières chargées contre la warme. En lançant le vent à une pression plus forte, on diminue rétendue de la zone de combustion, on augmente la proportion d'oxyde de carbone dans la partie du four où la température est trèsélevée : dans un four à parois verticales, d'une hauteur assez grande, les matières sont longtemps exposées à l'action des gaz réductifs ; la séparation des charges de combustible et du lit de fusion ne persiste pas jusqu'à la tuyère, et le combustible peut exercer par son contact plus intime une action réductive plus forte.

On peut donc faire varier pour ainsi dire à volonté les effets calorifiques, l'énergie réductive, suivant les besoins du traitement métallurgique ; pour cette raison le second mode de chargement est bien plus fréquemment adopté que le premier, malgré la difficulté de maintenir le nez.

Quel que soit le mode de chargement, les matières chargées dans un four à tuyère sont soumises à une action réductive complexe, dont l'énergie va en croissant à mesure que la température est plus élevée, c'est-à-dire du gueulard à la tuyère : elle résulte du gaz oxyde de carbone, qui s'élève de la zone de combustion et du combustible en contact avec les matières. Les fours à tuyère sont essentiellement réductifs; ils ne peuvent être employés que pour les opérations exigeant une action désoxydante, ou bien encore pour (es fontes dans lesquelles cette action n'est pas nuisible.

Fours à réverbère.

Dans les fours à réverbère, les matières à élaborer sont placées sur la sole, recouverte d'une voûte toujours peu élevée ; elles sont chauffées par les flammes qui proviennent du foyer, et se rendent par le rampant dans la cheminée. Il importe d'étudier la nature des flammes et l'influence qu'exerce sur elles la disposition du foyer.

On emploie principalement comme combustibles : les fagots, le bois, la houille.

Dans les réverbères chauffés avec du bois ou avec des fagots, les gaz en mouvement et en combustion sur la sole contiennent un excès d'oxygène; ces fours sont oxydants.

Les réverbères chauffés à la houille peuvent être à volonté oxydants ou réductifs, suivant l'épaisseur de combustible maintenue sur la grille.

RchSura7, P°ur fcûre comprendre cette différence, je suppose un four dans lequel l'air extérieur ne peut pénétrer que par le cendrier, et dont toutes les ouvertures de travail et de chargement sont bien fermées. Le bois est chargé par une ouverture latérale plus élevée que les barreaux, et fermée par une porte dès que le combustible est introduit.

Les barreaux sont en fer et mobiles, ou fixes et en briques, mais toujours très-espaces, en sorte que l'air extérieur arrive en grand excès, avec une vitesse d'autant plus grande qu'on a besoin de développer sur la sole une température plus élevée. L'air traverse successivement, dans le foyer, une couche peu épaisse de bois carbonisé, puis le bois dont la distillation n'est pas encore complète ;

au boit.

enfin celui qu'on vient de charger et dont la décomposition ne fait que commencer.

La couche de charbon a peu d'épaisseur et produit seulement de l'acide carbonique, en n'absorbant qu'une partie de l'oxygène de l'air ; les fragments de bois imparfaitement carbonisés brûlent et distillent en même temps; les gaz produits par la distillation et la combustion, l'azote et la vapeur d'eau, l'oxygène de l'air non encore employé, se rendent sur la sole, et dans les fours bien conduits la flamme doit s'étendre jusqu'au rampant.

L'existence de la flamme suppose une combustion des gaz, et par suite la présence de l'oxygène encore libre, en excès plus ou moins grand ; sa proportion est d'autant plus forte que l'épaisseur du combustible sur la grille est moins grande ; mais en même temps la chaleur produite dans le foyer est moins forte, la masse des gaz combustibles arrivant sur la sole est moins grande, et par suite les matières à élaborer ne peuvent être portées qu'à une température moins élevée.

L'inverse a lieu si le bois est maintenu dans le foyer à une grande épaisseur : dans ce cas l'oxygène de l'air est employé dans le foyer même en plus forte proportion ; par conséquent l'effet calorifique produit sur la matière proposée est beaucoup plus énergique, et la proportion d'oxygène libre dans les gaz étant moins grande, l'action oxydante ne peut être aussi forte.

L'expérience prouve qu'on peut obtenir avec le bois et dans les réverbères une température assez élevée pour les besoins de la métallurgie du fer, pour le puddlage par exemple, et que les flammes sont encore oxydantes.

L'état hygrométrique du bois a une très-grande influence sur la température qu'on peut obtenir; avec le bois humide la chaleur produite n'est jamais très-forte ;

14 CHNSLDÉRÀWriS GÉNÉRALES

on n'arrive au blanc vif qu'avec du bois préalablement bien desséché.

L'emploi des fagots répond à celui du bois en faible épaisseur sur la grille. La flamme produite est trè*-vive, trèsroxydante ; la masse des gaz combustibles armant sur la sole dans un temps donné étant assez faible, la température produite ne peut être très-élevée. Réverbéra La houille est le combustible le plus ordinairement i u houiue. employé dans les réverbères, surtout lorsqu'il s'agit de fondre des mattes, des scories ou des métaux peu fusibles. Dans un four convenablement construit, on peut maintenir aisément le blanc le plus vif, et en même temps rendre les flammes oxydantes ou réductives.

U est facile de se rendre compte de l'influence que l'épaisseur de la houille chargée sur la grille peut avoir sur la température produite sur la sole» et sur la nature oxydante ou réductive des flammes. La colonne de combustible, considérée de haut en bas, présente le passage graduel de la houille récemment chargée, et qui commence à distiller, au coke en combustion : ce dernier repose directement sur les barreaux ou sur une couche de scories spongieuses, qu'on dispose dans certaines usines pour préserver les barreaux et diminuer les proportions des menus fragments de coke qui tombent sous la grille.

L air arrive par le cendrier avec une vitesse assez grande, brûle le coke et peut être complètement dépouillé de son oxygène dans le foyer lui-même, si le combustible carbonisé occupe une hauteur assez grande. Dans ces conditions les gaz arrivant sur la sole sont : les produits de la distillation de la houille ; les produits de la combustion du coke en couche épaisse, c'est-à-dire de l'acide carbonique et de l'oxyde de carbone ; les gaz combustibles provenant de la décomposition par le coke de la va* peur d'eau contenue dans l'air ; et enfin l'azote, qui doit

SUR LES FOU** fMHftVé» MM» U MÉTALLURGIE. 15

être considéré, dans l'état actuel de la science, comme étant à peu près inerte dans les réactions chimiques

Ces gaz sont à une température plus ou mains élevée, mai» ne peuvent produire de flamme qu'autant qu'on introduit dans le four l'air nécessaire à leur combustion. A est effet on peut ménager des ouvertures dans la maçonnerie, aux angles du pont» ou, dans le combustible lui-même, quelques cheminées irrégulières par lesquelles pénètre, sans- être complètement privée d'oxygène* une quantité cftir assea grande pour brûler sur la sole les gaz combustibles produits dans les autres parties du foyer.

D'après la position et les, dimensions des ouvertures par lesquelles l'air producteur de la flamme est introduit, on obtient une combustion plus ou moins complète, et pour les matières chargées dans le four une action oxydante ou réductive.

Ainsi, danalee fours de grillage des minerais pyriteux, l'air extérieur, pénétrant sur la sole par une ouverture à l'angle du po&t5 s'étend sur toute la surface, en formant une couche plue froide que les gaz provenant du foyer. Elle ^git à la partie inférieure sur la matière étendue sur la soie, tandis qu'à la surface supérieure elle brûle progressivement les gai combustibles, en produisant la chaleur nécessaire aux réactions. Ces phénomènes extrêmement importants ont été mis parfaitement en lumière par M. Leplay, dan* sa savante description des usine* à cuivre du pays de Galles.

Quand l'air est introduit par une buse placée à la voûte près du foyer, ou par des cheminées irrégulière» ménagées dans le combustible, son mélange avec les gaa est plus rapide, la combustion est plus vive, la température plus élevée : la proportion d'air peut être réglée d'après l'activité de la combustion dan* le foyer, de manière

qu'il ne puisse exercer une action oxydante notable sur les matières à élaborer.

Si la houille n'a sur la grille qu'une épaisseur assez faible, les réactions sont les mêmes que pour un réverbère chauffé au bois. On peut obtenir une température trèsélevée, mais l'oxygène libre existe dans toute l'étendue de la flamme, le four est oxydant.

Les réverbères dans lesquels on brûle du bois ou des fagots sont donc toujours oxydants, tandis que ceux chauffés à la houille peuvent être à volonté oxydants ou réductifs.

oxytote N importe maintenant d'étudier avec attention les acou redoctire. tions oxydantes ou réductives qu'on peut produire dans les réverbères.

Ces actions ne peuvent se produire qu'au contact de la matière chargée sur la sole avec les gaz en mouvement ; elles peuvent être très- énergiques tant que les matières restent pulvérulentes, surtout quand on a soin de renouveler les surfaces par des rablages fréquents ; elles sont beaucoup moins fortes quand les matières sont agglomérées; elles sont en général assez faibles après fusion.

Pour les grillages des minerais ou des mattes, n'exigeant qu'une température peu élevée, on peut adopter, suivant les conditions locales, le bois ou la houille. Avec le bois on peut toujours régler l'épaisseur du combustible sur la grille, de manière que les gaz venant du foyer contiennent un excès d'air assez grand pour que le grillage se fasse rapidement. Avec la houille on peut suivre deux dispositions différentes : maintenir sur la grille une faible épaisseur de combustible, veiller à ce que l'air puisse pénétrer facilement et en excès, ou bien imiter la disposition des fours du pays de Galles, charger sur la grille une épaisseur de houille assez grande pour que les gaz sortant du foyer soient un mélange de gaz inertes et

combustibles, et les brûler sur la sole par une nappe d'air extérieur, servant en même temps à l'oxydation.

La seconde disposition parait la plus rationnelle, car d^os la première l'oxydation résulte d'une différence d'actions réductives et oxydantes, provenant des gaz combustiblçs non encore brûlés et de l'oxygène en excès. Il faut que l'air soit en très-forte proportion, et pai conséquent il faut employer pour le mettre en mouvement et pour l'échauffer une partie de l'effet du combustible.

Dans la* disposition galloise , la consommation de bouille doit être moins forte pour le grillage d'une quantité déterminée de minerai ou de matte.

L'action oxydante des flammes peut être très-nuisible dans les fontes aux fours à réverbère, au moins pour le traitement de certains minerais. Par exemple, dans la fonte pour matte des minerais de cuivre, l'oxydation, agissant avant et après la fusion, diminue d'abord la proportion de soufre qui doit servir à former la nia t te, et ensuite peroxyde assez rapidement le fer qui doit être en entier à l'état de protoxyde dans la scorie ; la peroxydation est un grave inconvénient : 4° parce qu'elle empêche la réduction complète de l'oxyde de cuivre, passé à l'état de silicate pendant la fusion, et que doit réduire le sulfure de fer de la matte ; 2° parce que les scories contenant du peroxyde de fer sont peu fluides et retiennent une assez notable proportion de grenailles. Dans un réverbère oxydant on ne peut pas appauvrir convenablement la scorie.

Dans ce cas, comme dans toutes les opérations analogues qui se présentent dans le traitement des minerais métalliques, il faut couvrir le bain fondu d'une couche jde menue houille, assez épaisse pour le préserver efficacement de l'action oxydante des flammes : il est plus rationnel encore de disposer le foyer du réverbère

TOM* I. s

48 coNsiDéfuwojfs <Jtef»Ai«

de manière que les flammes soient réductives, en chargeant sur la grille une épaisseur assez grande de houille. Il faut d ailleurs observer qu'où ne peut pas obtenir dans un réverbère une action réductive analogue à celle des fours à tuyère. Les gaz contiennent toujours une certaine proportion d oxygène libre, au moins sur une partie, de la longueur de la sole; on peut seulement faire prédominer les gaz combustibles. Leur action ne s'exerce qu'à la surface des matières ; elle est faible avant la fusion, presque nulle quand les produits sont fondus : elle ne peut, donc avoir qu'une influence restreinte sur les réactions chimiques, et par suite sur la nature et la proportion des produits obtenus.

Femra à Mvnmt d'air naturel et sans «aenlaée.

Grillage entai. ce genre de fours est employé dans des circonstances très-diverses, pour le grillage des minerais ou des mattes, pour la calcination de la calamine, la cuisson de la chaux, des briques, etc.

Dans les grands tas de grillage de minerais pyriteux, les parois du tas sont couvertes d'une couche assez épaisse de menus fortement tassés, qui se comportent comme de véritables murs en minerais. L/air extérieur pénètre de toutes parts à la base du tas, et les matières volatiles s'échappent par la base supérieure. On ralentit à volonté le tirage en couvrant cette base d'une couche de menus plus ou moins fortement tassés. Le bois, combustible ordinairement employé pour les grillages en grands tas, forme l'assise inférieure; on l'allume avec du charbon de bois, et on cherche à disposer les points d'allumage de manière que toute la masse du bois

SUR LES FOUR* BltFIlTfe »AIS U MÉTALLURGIE. 49

brûle eu même temps. Cette combustion a pour but d'échauffer le minerai placé au contact assez fortement pour qu'il puisse brûler à son tour. La combustion gagne ainsi progressivement la partie supérieure; elle n'est active, à uu moment donné, que dans retendue d'une zone horizontale qu'on cherche à rendre régulière, et dont la hauteur dépend de la nature et de la grosseur des fragments de minerais, de leur tassement, et de Tac* tivité du courant d'air arrivant par la base du tas. La vitesse d'arrivée de l'air peut être réglée à volonté, en bouchant avec des menus les intervalles entre les gros fragments qui forment la base , et par lesquels l'air s'introduit, ou en tassant plus fortement la couche des menus à la face supérieure.

L'air refroidit les couches inférieures dans lesquelles la combustion n'est plus active, c'esUà-dire qui ne contiennent plus que peu de sulfures que l'air puisse atteindre dans son passage entre les morceaux. Dans la zone en combustion, il achève de se dépouiller d'oxygène; dans les couches supérieures, il ne peut exercer aucune action- chimique, son effet est purement calorifique. La couche de minerais immédiatement supérieure à la zone dans laquelle la combustion est active est soumise à une température assez élevée pour qu'une partie du soufre distille ; elle est préparée par un échauffement progiessif à la combustion, qui commence dès que les parties inférieures n'enlèvent plus complètement l'oxygène à l'air.

Les réactions chimiques sont très-complexes, et ne peuvent pas être examinées dans ce chapitre. Le grillage en grand tas est toujours plus économique, mais donne des produits moins réguliers que le grillage aux réverbères, et, de plus, il ne s'applique pas à tous les minerais. Eq effet, le soufre des minerais est le véritable

en caaei.

combustible; il n'est brûlé qu'en partie, parce que l'air ne peut pénétrer dans l'intérieur des morceaux ; il est donc nécessaire que les minerais contiennent une assez forte proportion de pyrites. C'est là une condition indispensable du grillage en grand tas.

criiiage Les mattes obtenues dans un certain nombre d'opérations doivent être grillées partiellement; rarement elles contiennent une proportion de soufre assez grande pour qu'on puisse les traiter comme des minerais pyriteux ; on les dispose en cases, c'est-à-dire entre trois murs verticaux peu élevés, en les stratifiant avec une, deux ou trois couches de combustible de peu de valeur, bois ou charbon. La case étant remplie et le combustible enflammé, on forme la quatrième face, soit avec des briques sèches, soit avec de gros morceaux de mattes, en laissant à la partie inférieure des vides assez grands pour que l'air puisse arriver en quantité suffisante. L'activité de la combustion est réglée par une couche plus ou mpins épaisse de menus, placés à la partie supérieure du tas. 4

Dans chaque zone de matte comprise entre deux lits de combustible, les réactions sont les mêmes que pour un grand tas de grillage de minerais : ces lits étant seulement destinés à suppléer à l'insuffisance de la proportion de soufre, chacun d'eux doit échauffer la matte placée au-dessus, de manière que l'oxydation puisse avoir lieu. L'oxydation est partielle, parce que la matte est compacte, et que l'air ne pénètre pas dans l'intérieur des morceaux ; elle est irrégulière, parce que l'air ne peut arriver que par la face antérieure de la case, et ne se répand pas également dans toute la masse du tas.

On remédie à cette insuffisance et à l'irrégularité de l'oxydation en soumettant la matte à plusieurs feux successifs dans des cases différentes.

Les grillages au réverbère sont plus réguliers, peuvent être réglés avec plus de certitude ; mais ils ont l'inconvénient de coûter beaucoup plus-cher.

Pour la calcination de la calamine, on a employé à la FoQn Vieille-Montagne et à Stolberg des fours à chaux de *• grandes dimensions ; ces fours peuvent servir de type à u ceux dont je m'occupe dans le présent paragraphe.

Le vide intérieur est à section circulaire, et le diamètre est plus faible en bas que vers l'orifice de chargement. Plusieurs embrasures, à la partie inférieure, servent à l'admission de l'air et à la sortie de la calamine calcinée. Par la partie supérieure on charge par couches alternantes et régulières le combustible, houille de qualité inférieure, et le minerai. Je n'ai pas besoin de décrire ici les précautions nécessaires pour la mise en feu, je considère seulement le four en pleine marche.

La combustion a lieu à une certaine profondeur dans le four, et pour une ou deux charges de combustible ; au-dessous se trouve le minerai calciné, refroidi par le passage de l'air, et retiré à certains intervalles ; audessus sont les couches de combustible et de minerai qui descendent assez régulièrement, et qu'échauffent les gaz provenant de la combustion ; les gaz sortent du four avec une vitesse faible, à une température peu élevée.

La quantité de houille dont se compose chaque couche est réglée de manière que sa combustion donne exclusivement de l'acide carbonique ; elle doit produire «ne température assez élevée pour l'expulsion de l'eau et de l'acide carbonique dans la couche de minerai immédiatement supérieure, et pour préparer à la combustion le lit de combustible placé au-dessus.

L'air n'est pas entièrement privé d'oxygène par la couche de houille en combustion, en sorte que le minerai n'éprouve pas d'action réductive énergique, bien que

22 COEIStDÉftATtoNS QÊftffcALffe Stttl LES FOURS, EfC.

chauffé au contact même du charbôîi. Ce résultat est obtenu difficilement avec certains combustibles qui ne distillent qu'à une température très*élevée , à laquelle l'oxyde de zinc serait toujours partiellement réduit par les gaz provenant de cette distillation, imparfaitement mélangés avec l'air contenant encore de l'oxygène.

Avec le charbon de bois et la houille anthraciteuse on p&t conserver plus nettement l'action oxydante ; ces combustibles doivent être préférés à la houille grasse pour la calcination de la calamine.

On voit d'après ce qui précède que, dans ces fours, les minerais sont soumis à une succession d'actions réduciives et oxydantes, toutes les fois que, par suite d'une mauvaise disposition des charges, l'épaisseur de chaque couche de houille est assez grande pour priver complètement d'oxygène l'air en mouvement ascensionnel. La vitesse de l'air n'est pas assez forte pour produire une notable proportion d'oxyde de carbone, mais les gaz donnés par la distillation de la houille, précédant sa combustion, agissent comme féductifs énergiques sur les matières placées au-dessus.

Une fois le combustible en grande partie brûlé, Faction réductive est naturellement remplacée par une action oxydante, parce que l'oxygène de l'air n'est plus complètement absorbé.

Dans la cuissoù de la chaux grasse ou hydraulique, on in' a pas à considérer ces actions; il s'agit seulement de produire une température assez élevée pour l'expulsion de l'acide carbonique, en utilisant le mieux possible des combustibles de peu de valeur. Dans la calcination des minerais métalliques il faut toujours se tenir en garde contre l'action réductive, résultant d'une trop grande épaisseur donnée aux charges de combustibles.