ESSAI DES MINERAIS DE CUIVRE PAR LA MÉTHODE DES CORNOUAILLES

11 faut pour ce procédé, une grande habileté et un coup d'œil exercé qui ne s'acquièrent qu'à la longue par une pratique constante. Entre les mains d'un essayeur habile, il donne des résultats si précis, que le fondeur peut y ajouter toute confiance, car ils sont au-dessous du rendement des fours ; il est surprenant, d'après la nature du procédé, de voir combien plusieurs essayeurs se rap-

prochent dans leurs teneurs, sauf pour certaines espèces de minerai.

Fourneaux et Ustensiles.

Fourneau . — Le fourneau d'essai du laboratoire de TÉcole des mines de Londres a été décrit à l'occasion des essais des minerais de fer, t II, p. 365 (figure 3).

Pour les essais de cuivre, un fourneau construit dans les dimensions indiquées, permet deux ou trois fontes pour matte et quatre grillages. Mais ceux qui sont spécialement affectés aux essais des minerais de cuivre ont une capacité plus grande, et permettent d'opérer simultanément quatre fontes et de six à huit grillages. On y brûle du coke.

Creusets. — Les creusets du Comouailles sont les meilleurs ; ils sont vendus par lots de deux et quelquefois trois, emboîtés les uns dans les autres (t. I, fig. 59, p. 345); ils servent au grillage du minerai et à la fonte pour matte. Les creusets moyens et les plus petits s'emploient pour griller la matte ou pour la fonte du cuivre brut, ou encore pour l'affinage, suivant la quantité sur laquelle on opère. Ils sont vendus èans couvercle; un morceau de vieux creuset en tient lieu. Lorsqu'on procède à plusieurs essais à la fois, on marque à la sanguine, ou bien avec un lait d'hématite et d'eau, chacun des creusets avant de l'enfourner.

Supports de creusets. — A, fig. \ . Ces supports consistent en de forts anneaux en fer avec une rainure de chaque côté, pour introduire les extrémités des pinces. Us sont de deux dimensions, et employés par quelques essayeurs pour supporter les creusets quand on les retire du fourneau.

Pinces à creuset. — La figure 7, t. I, p. 361 , représente les pinces généralement employées par les essayeurs de cuivre ; elles varient quelque peu en dimensions.

Scarificateurs ou têts à rôtir. — Us sont en argile réfractaire, petits et plats, en forme découpe; on s'en sert pour griller ou

calciner le minerai ou la matte dans un moufflc. On peut employer ceux qui servent aux essais des minerais d'argent (1), mais s'ils sont destinés aux essais de cuivre, il faut les commander un peu plus larges et plus profonds. On recommande les dimensions suivantes: épaisseur sur les bords 0°*. 003; 0°^. 06 de diamètre en -

Echelle de 0 ItS par mètre.

Fig. i. Ustensiles pour les essais de cuivre.

viron au sommet sur 0"*, 018 de profondeur au centre ; la hauteur, en comprenant le pied, est de 0™. 032. Pour griller le minerai, il est nécessaire qu'ils soient un peu plus grands, savoir : 0*". 076 en diamètre, et 0". 022 de profondeur.

Louche à flux. — Elle est en cuivre et sert à mesurer les flux.

(4 ) Ils seront décrits plus lard.

Épaisseur 0^.0015, largeur au sommet 0™.044, profondeur 0". [006. Le manche est droit et formé d'une tigede cuivre solide, longue de 0"M 76,

Cuillère. — Fig. 1 , G. Elle est en cuivre et sert pour dessécher l'échantilloD, ou pour laver le minerai, afin de déterminer la nature des gangues et des minéraux étrangers.

Bassine ou bol à régule. — Ce bol est en cuivre, en zinc, en bois ou en [)oterie, mais le premier doit être préféré ; il est rond , de 0" 229 à 0". 230 de diamètre au sommet, de CM 25 à 0™. 150 de profondeur ; il est à moitié rempli d'eau pour y plonger la matte, les scoiies, etc. A 0". 025 environ du bord supérieur est fixé un anneau plat en tôle, cuivre ou zinc, de 0°*. 038 à 0"". 050 de large, de façon à former un rebord pour recevoir provisoirement les produits de la fonte. Au lieu de rebord, on peut se servir d'un certain nombre de petites cuillères plates en cuivre percées de trous fins ; elles sont faites en tôle de cuivre mince, de 0™. 063 à 0". 075 de diamètre au sommet, et 0"". 012 de profondeur au centre, avec un manche droit en fil de cuivre, de 0". 088 à 0™. 10 de longueur, courbé en forme de crochet, de sorte qu'on peut facilement les suspendre à l'intérieur du bol ; le fond doit être assez plat pour tenir droit sur la table.

Pinces à essais. — Il en faut deux paires, l'une en cuivre, fig. 4 , B, et une en acier, fig. 1 , C. On les emploie pour les scories, les mattes, etc..

Ecope en cuivre. — Fig. 1, F; elle sert à verser les flux, etc., dans le creuset, qu'il soit hors ou dans le fourneau.

Lingotière en fer. — Elle est de la forme généralement usitée chez les essayeurs de cuivre; celles à cavité plus profonde et hémisphérique sont préférables; on y verse la scorie et la matte après la fusion. Pour empêcher les matières fondues d'adhérer aux parois* il faut avoir soin de frotter la lingotière de temps en temps avec un chiffon huilé, de la saupoudrer avec du poussier de charbon dé boiSj ou encore de la soumettre à la fumée d'un bec de gaz, ou sinon d'y passer du graphite, ou enfin un mélange de goudron et de suif.

Tiges à calciner. — Fig. \ , I. La partie plate de ces tiges est d'ordinaire en fer forgé, mais do préférence en acier; on la tient bien décapée pour empOcher l'adhérence de la matte pendant le grillage ; il en faut une par creuset. Quand on opère le grillage dans un moule, on emploie une spatule en acier de 0"..050de longueur et de 0". 010 à 0". 015 de largeur, fixée à une tige de 0". 15, terminée en pointe ; on remue la matière avec la partie plate et on détache les particules agglomérées avec la pointe.

Enclume d'acier. — Elle sert à aplatir le bouton de cuivre, etc.; sa surface doit avoir environ 19 à 20 centimètres carrés.

Marteau.

Ciseau. — On en a besoin pour tailler les boutons de cuivre, etc..

Plaque de fer. — Elle a environ 1 décimètre carré et 0". 02 d'épaisseur ; on y concasse les scories, etc.

Anneau de fer. — Fig. 1, E. Cet anneau placé sur la plaque empêche la perte par projection, pendant la manipulation (1).

Mortier et pilon. — Fig. 1 , D. Mortier en bronze avec pilon en fer ou en acier, pourvu d'un couvercle avec rebord et percé d'un trou au centre pour le passage du pilon ; on empêche ainsi qu'aucune particule ne s'échappe pendant la trituration. Un mortier en fer ou en acier un peu moins profond est préférable; on le nettoie avec un pinceau en poil de chameau ou avec une patte de lièvre.

Tamis. — Pour tamiser les échantillons; ils sont en crin ou en fils de soie, de 0" 23 à 0" 30 de diamètre, et percés de 16 à 24 trous par centimètre linéaire.

Plaque de fonte. — De 0"55 de longueur, 0''28 de largeur et 0" 025 d'épaisseur, avec un bord de 0" 035 de hauteur, et une molette éoxA la face a 0^28 de largeur, 0"18 de longueur, O^Oi d'épaisseur, pour broyer le minerai; on peut y

(2) Un billot de bois de 0",075 à 0", 90 de hauteoret de 0", 35 de diamètre, recou- Tert d'une plaque circulaire de fonte d'environ 0", 015 à 0", 020 d'épaisseur et de Om, 35 de diamètre, avec un rebord de Om, 06, est très-utile dans un laboratoire dressai.

ESSAIS DES MINEJIaIS IJl

suppléer par un large mortier en fonte et un piton de dimensions appropriées; diamètre intérieur au sommet, 0"23; profondeur, <0"23. Le pilon peut être attaché à une corde passée dans un ressort fixé à la muraille.

Balance. — Elle doit peser de 30 à 35 grammes, et être sensible à deux milligrammes près.

Poids. — Les essayeurs anglais ont recours à une série de poids spéciaux dont Tunité est appelée cent. La table suivante donne les poids vrais des poids conventionnels usités dans les essais des minerais de Cornouailles :

Poids d'essai

Poids vrais

Poids métriques

Ont.

Grains

Grammes

soo

iOO

Les essais sont calculés pour 100, et Tunité se subdivise en 1/2, 1/4, 1/8 et 1/16,; de sorte que la teneur de 28 3/4 pour 100 équivaut, en décimales, à 28,75 pour 100.

Fltia:, réactifs^ etc.

Ils sont renfermés dans des vases en poterie ordinaire, ou dans

llj FABRICATION DU CUIVRE

les compartiments d'une longue boîte rectangulaire. On a recours aux flux suivants :

Borax. — On l'emploie calciné ou séché. Le borax cristallisé ou le bi-borate de soude (NaO, 2B0'+ 10 HO) contient 47,1 pour \ 00 d'eau, qu'il faut expulser avant de s'en servir.

Le borax cristallisé, après avoir été chauffé, fond dans son eau de cristallisation et se gonfle ensuite en une masse très-légère, blanche et spongieuse. Si on élève la température, il fond en un liquide clair, transparent et incolore, qui, après solidification, constitue le verre de borax^ exempt d'eau. I-a plupart des borax du commerce, vendus comme secs, contiennent toujours une quantité considérable d'eau qui les fait gonfler et boursoufiler quand on les chauffe, ce qui n'a jamais lieu quand ils ont été parfaitement desséchés. Le borax a la propriété de former des composés fusibles avec les oxydes métalliques et terreux, tels que la chaux, l'oxyde de fer, etc., et de rendre les silicates plus fusibles par la formation de boro-silicates.

Verre. — On doit choisir du verre à vitre, ou du verre de bouteilles ordinaire, et rejeter le flintglass qui contient en grande quantité de l'oxyde de plomb. A l'exception de celui-ci, toutes les variétés de verre du commerce se composent essentiellement de silice combinée avec une base alcaline fixe, surtout de la soude, et avec de la chaux. Le verre à bouteilles doit sa couleur à la présence d'une quantité sensible d'oxyde de fer. En le faisant chauffer dans un moule ou dans un creuset et en le plongeant ensuite, au rouge, dans de l'eau froide, il se brise en petits morceaux et peut se réduire facilement en poudre. Il a cet avantage, qu'il permet d'économiser le borax avec les minerais calcaires ou à bases terreuses qui ne contiennent que peu ou point de silice. On peut lui substituer du quartz en poudre fine, mais le verre est préférable à cause de sa fusibilité.

Chaux. — (Ca 0) . On emploie la chaux ordinaire en poudre sans l'éteindre ; la meilleure se prépare en calcinant dans un moufiQe ou dans un large creuset, des morceaux de marbre de Carrare jus-

ESSAIS DES MINERAIS llJJ

qu'à ce que Tacide carbonique en soit chassé ; on I* éteint à froid, et riiydrate ainsi formé est chauffé pour en expulser l'eau; on obtient ainsi une variété de chaux sèche, grenue et finement divisée, qui n'absorbe pas l'acide carbonique avec autant de rapidité que quelques autres variétés. Elle agit comme fondant sur la silice, les silicates d'alumine, etc.

Spath-fluor. — Fluorure de calcium (Ca FL). Il faut avoir soin qu'il ne contienne pas de pyrite de cuivre, de la blende et surtout de la galène et rejeter les morceaux qui en renferment; il importe également qu'il soit dépourvu de quartz, car cette substance influerait sur les proportions à employer. Le spath-fluor du Derbyshire et du nord de l'Angleterre est le meilleur. Il fond à de hautes températures et forme des composés très-fusibles avec le sulfate de chaux (gypse), le sulfate de baryte (spath pesant), le phosphate de chaux et Id silice (V. t. I, p. 68). H rend la scorie plus fluide, et lui permet de se briser plus facilement à froid.

Nitre ou salpêtre. — Azotate de potasse (Ko NO^). Sel anhydre, mais les cristaux contiennent de petites quantités d'eau incorporée mécaniquement. Il faut avoir recours aux espèces communes du commerce, pulvérisées let desséchées. On peut l'obtenir à l'état de division en le faisant dissoudre dans l'eau que l'on fait évaporer jusqu'à siccité en l'agitant toujours. 11 fond à une chaleur douce, sans subir de décomposition. Le nitrate de soude s'emploie également. Ces nitrates sont des agents énergiques d'oxydation en vertu de leur teneur en oxygène ; ils convertissent le soufre des sulfures métalliques en acides sulfureux ou sulfurique , et les métaux en oxydes.

Sel. — Chlorure de sodium (Na CL). Il décrépite quand on le chauffe, se fond à la chaleur rouge et se volatilise ensuite sous forme de vapeurs blanches épaisses. Sa densité, relativement faible, fait qu'il occupe ordinairement la couche supérieure des matières fondues. 11 doit être bien pulvérisé et ne pas renfermer de sulfates qui pourraient retenir du cuivre. Quelques essayeurs se servent de sel desséché ou naturel.

Carbonate de soude. — Carbonate de soude cristallisé (NaO, CO^ + 10 HO). 11 contient environ 63 pour 100 d'eau; chauffé, il perd son eau de cristallisation et se fond en une masse blanche poreuse; c'est à cet état qu'on l'emploie dans les essais. Le bicarbonate de soude, le carbonate de potasse , ou un mélange de carbonate de potasse et de soude peuvent remplacer le carbonate de soude sec. Les carbonates alcalins forment, avec la silice, etc., des composés très-fusibles.

Tartre, ou crème de tartre. — Tartrate de potasse, généralement connu comme bitartrate de potasse (KO, HO, T). Pur, il est blanc, mais les variétés communément employées par les essayeurs, sont plus ou moins colorées et coûtent moins cher, tout en ayant un pouvoir réductif plus grand que la crème de tartre; elles contiennent des matières étrangères charbonneuses, du tartrate de chaux et d'autres impuretés existant dans les vins d'où elles sont tirées.

Soufre. — Il est plus avantageux d'employer de la, fleur de soufre^ mais le soufre en cartjon pulvérisé suffit. Quand il est pur, il se volatilise complètement à une faible chaleur.

Charbon de bois. — Le charbon de bois en poudre fine est un agent de réduction très-utile ; le charbon de bois de bourdaine est le meilleur, mais on peut aussi prendre du poussier d'anthracite de houille sèche, ou encore de coke, qui, dans certains cas, — dans la calcination ou le grillage , par exemple , — est préférable , parce qu'il brûle moins vite.

Pyrite de fer. — (FeS^) Bisulfure de fer. Elle doit être exempte de cuivre ; plusieurs espèces en contiennent de petites quantités, mais celle qu'on rencontre dans les veines de houille, n'en renfermant généralement pas, est préférable dans les essais. Du sulfure de fer, préparé en mélangeant du soufre avec de la limaille, ou bien des rognures de fer chauffées, ou en mélangeant de l'hématite et du soufre, peuvent remplacer la pyrite naturelle.

Flux blanc. — On l'obtient en plongeant une tige de fer rougie dans le mélange suivant, qui décrépi t^, alors :

En volume

Niire , 3 parties.

Crème de tartre 2 parties^

Sel i partie.

Ce mélange, placé dans un large creuset ou dans un vase en fer, doit être remué et agité jusqu'à ce que la décrépitation cesse. On retire une masse poreuse, généralement grise ou d'un gris rougeâtre, qu'on réduit en poudre fine. Les proportions adoptées par les essayeurs varient quelque peu; les uns ne mettent pas de sel, les autres emploient parties égales de tartre rouge et blanc au lieu de crème de tartre. Les proportions variables de matières charbonneuses, renfermées dans les différentes espèces de tartre du commerce, sont cause que le flux diffère beaucoup dans son pouvoir oxydant. Quand on prépare du flux blanc, il convient avant de l'employer, d'essayer son action sur un petit morceau de cuivre fondu; s'il est trop vif, c'est-à-dire trop fortement oxydant, il faut y ajouter du tartre; si, au contraire, il n'est pas assez oxydant, il faut y ajouter du nitre. Lorsque l'azotate de potasse est brûlé avec du tartrate de potasse, le carbone est oxydé par l'oxygène de l'azotate et il se forme du carbonate de potasse. Le flux blanc se compose essentiellement de carbonate de potasse, d'azotate ou de tartrate de potasse non décomposés, des impuretés contenues dans ces substances, telles que la chaux, etc., et le chlorure de sodium. Le flux d'afiinage peut se remplacer par du carbonate de soude ou de potasse mélangé avec une petite proportion de nitre. Quelques essayeurs préparent deux espèces de flux d'affinage, l'une avec plus de nitre que l'autre; le 'plus fort^ ou le plus chargé de nitre, s'emploie pour affiner des boutons de cuivre brut trèsimpurs.

Échantillonnage.

L'échantillonnage des minerais de cuivre a été décrit, l^es essayeurs reçoivent ordinairement les prises d'essai pulvérisées, dans des paquets de papier brun, du poids de S50 à 300 grammes, ou

quelquefois en morceaux, sinon en petits grains. Le minerai doit être réduit en poudre fine, broyé sur une plaque de fer, ou trituré dans un large mortier et ensuite tamisé. L'échantillon criblé est soigneusement mélangé. Si le minerai contient du cuivre natif, il est nécessaire de veiller à ce quQ l'échantillon représente une bonne moyenne, parce que des parcelles métalliques adhèrent souvent au tamis. 11 n'y a pas de meilleur moyen que de prendre le poids total de l'échantillon et d'essayer la portion criblée ainsi que la portion restée sur lé crible. Il faut toujours faire sécher l'échantillon avant et après le tamisage.

Examen préliminaire.

Avant de soumettre la prise à l'essai, on doit examiner les caractères physiques du minerai, la nature des gangues et se rendre approximativement compte de la teneur moyenne en cuivre, etc. ; une connaissance pratique de la minéralogie est, dans ce cas, d'un grand secours. Il importe ensuite de déterminer à priori si, dans le traitement ultérieur du minerai, le grillage sera nécessaire ou non, s'il faudra ajouter du nitre ou du soufre, etc. Pour se guider, l'essayeur peut recourir aux expédients suivants :

a. Il lave une pincée du minerai dans la cuillère à cuivre (fig. i, G].

b. Il essaye le minerai au chalumeau ou avec des réactifs chimiques.

c. Il fait d'abord une fonte grossière pour malte.

Les deux dernières méthodes peuvent servir à ceux qui ne sont pas parfaitement initiés au premier moyen qui ne s'acquiert qu'à la longue. Le premier expédient est quelquefois adopté, mais un essayeur expérimenté, à la simple inspection de l'échantillon, décidera souvent du premier coup d'ceil, et même presque toujours avec justesse, comnient il convient de le traiter; ce n'est que dans le doute qu'il a recours au lavage.

Caractères particuliers du procédé.

Le trait caractéristique de la méthode d'essai des Cornouailles

est la concentration du cuivre dans une matte; autrefois on essayait ainsi les carbonates riches, les oxydes, etc. Chaque es^ sayeur a ses procédés et des règles particulières sur la nature et la quantité de flux à employer, etc. ; mais quelles que soient les différences de détails, cette méthode comprend toujours quatre opérations, savoir :