MATTE FINE

Cuivre

Analytiq. Théoriq. 27 74 2G 90 35 05 35 70 37 10 37 40

Analytiq. Thèoriq.

Analytiq. Théoriq.

Fer

Soufre

Formule

ou

2Gu2S-f3Fe»S»

Cu^S-f^Fe^S*

3Gu>S-4-2FeS Gu^S-hîFeS

ôGu'S-f-FeS Cu>S+JPeS

Chacun des chiffres du tableau représente la moyenne de trois analyses de chaque corps. Le cuivre a été déterminé par une solution titrée de cyanure de potassium ; le fer, par une solution titrée de bichromate de potasse, et le soufre à Tétat de sulfate de baryte. En comparant ces analyses avec celles des produits de la fonte de cuivre, décrits plus loin, on verra qu'elles correspondent par leur composition aux matles bronze, bleue et blanche.

2. Grillage de la matte. — On la réduit d'abord en poudre fine dans un mortier en fer ou en bronze (fig. 1 , D) ; après avoir enlevé la roatte pulvérisée^ on passe dans le mortier un peu de poussier de coke ou d'anthracite, que l'on ajoute ensuite à la matte. Ainsi finement divisée, on l'introduit dans un creuset n^ % ou bien sur un tét.

Si on emploie un tét^ il faudra d'abord frotter sa surface interne avec une variété onctueuse de poudre d'hématite qui facilite l'enlèvement de la matte grillée et empêche les pertes par adhésion. Le tét contenant la matte étalée en couche égale, est placé dans un moufle où l'on met autant de têts qu'il en peut tenir commodément Le grillage s'opère à une température croissant graduellement, en laissant toujours ouverte la porte du moufle. Il faut de temps à autre agiter la matte avec une spatule de grillage, en sortant momentanément les creusets du moufle, ou dans l'intérieur du moufle avec une tige. Le grillage se fait plus rapidement dans un moufle et ne demande pas tant d'attention que lorsqu'il s'opère dans le fourneau avec un creuset; si à la fin de l'opération, la matte n'est pas pulvérulente et qu'on aperçoive quelque indice d'agglomération , ou s'il y a quelque raison de supposer que le grillage n'a pas été complet, il faut y ajouter 1 ^' 295 environ de poudre d'anthracite et faire griller de nouveau pendant 1 0 minutes. Quand le grillage est terminé , on sort le têt du moufle, et quand il est froid on en transvase le contenu dans les creusets prêts pour la fonte. On peut se servir plusieurs fois du même têt pour griller.

On a l'habitude de faire le grillage dans un creuset de petites ou de moyennes dimensions, suivant la quantité de matte. Plusieurs

grillages peuvent se faire à la fois dans le même fourneau. Le fourneau, rempli de combustible jusques près du sommet, on y introduit les creusets qu'on assujettit solidement, en leur donnant une légère inclinaison à l'avant, afin que le courant d'air puisse passer sur la matte en poudre. On met dans chaque creuset une tige de fer (fig. 1, I), l'extrémité la plus large en bas, l'autre extrémité est tenue de la main gauche ou repose contre un support pour faciliter la manipulation. Le grillage commence au rouge sombre, qu'il faut augmenter progressivement jusqu'au rouge intense, aussi rapidement que le comporte un bon grillage. Il faut aussi remuer constamment pendant les 15 ou 20 premières minutes, mais ensuite on n'agite plus que par intervalles. Le temps nécessaire à un grillage complet est d'environ 30 minutes, quelquefois 3/4 d'heure. Si la température est trop basse, il se forme du sulfate basique de cuivre, qui donne une teinte grisâtre à la surface et prolonge la durée du grillage. Une température trop élevée provoque l'agglomération et empêche ainsi le grillage. Quand il y a agglutination, il faut enlever la matte et la triturer avec un peu de poussier de coke ou d'anthracite, la remettre dans le creuset et continuer le grillage ; mais, en pareil cas, il vaut mieux encore la jeter et recommencer. A une température convenable, la poudre demeure à Tétat sableux. Dès qu'elle montre le moindre indice de ramollissement ou d'agglomération, il faut aussitôt abaisser la température, en enlevant pendant quelques secondes le creuset et en plaçant au-dessous quelques morceaux de coke froid. Le grillage est complet quand on ne sent plus l'odeur de l'acide sulfureux. On retire alors du fourneau le creuset et la tige , qu'on laisse refroidir : la matte refroidie a une couleur d'un noir grisâtre. Si quelque portion adhère à la tige, on l'enlève avec la râpe et on la remet dans le creuset. Les mêmes creusets servent pour la fonte suivante.

3. Fonte pour cuivre brut. — La matte grillée est mélangée dans le creuset avec les fondants convenables et mise ensuite dans le fourneau. La fusion a lieu au bout de dix à quinze

minutes. Elle doit marcher rapidement, et, aussitôt que l'effervescence cesse, le contenu liquide est versé dans une lingotière ; quand la scorie a fait prise, on plonge le culot dans Teau froide et on laisse le tout refroidir. La scorie doit être noire, vitreuse et tendre ; si elle contient du cuivre elle présente des stries ou des taches de couleur rouge; ce qui se reconnaît en examinant l'extérieur de la scorie ou l'intérieur du creuset employé àHa fusion. Cette couleur rouge peut être due à un défaut de réduction, à la présence de trop de borax ou à une température trop basse ou trop élevée pendant la fonte; elle peut venir encore de ce que le cuivre a été trop longtemps en fusion : le métal acquiert alors une tendance à s'oxyder et à passer dans la scorie. Il convient d'examiher l'intérieur du creuset et la scorie pour voir s'il n'y a point de grenaille ou de petits globules de métal ; on n'en trouvera pas si la fonte a réussi. Les scories sont conservées pour une opération suivante qui est souvent inutile, bien qu'on la fasse habituellement.

Le culot de cuivre brut doit se détacher facilement de la scorie et avoir une surface nette ; s'il est noir ou couvert de matte, le grillage préalable aura été imparfait, la couche de matte étant due au sulfure non oxydé ou aux sulfates formés dans le grillage qui ont été réduits de nouveau en sulfures. Quand cet inconvénient se présente , il faut tout rejeter et recommencer. Le cuivre brut est généralement convexe à la partie supérieure et légèrement rugueux vers le centre; quand on l'entaille au ciseau, il casse net sous rétau ; sa cassure est terne et d'une teinte grisâtre ou orange ; parfois, quand on l'obtient de minerais purs, il a les propriétés du cuivre fin. Ses caractères varient nécessairement suivant les impuretés. Voici quelques traits caractéristiques dûs à la présence de divers métaux.

Fer. — Il s'y trouve souvent en quantité inférieure à 1 pour 100, et n'offre aucun inconvénient, parce qu'il tend à dégager la scorie du cuivre et qu'il part facilement à l'affinage. Quand la quantité est plus considérable^ le cuivre devient plus dur et d'une couleur plus pâle; la convexité de la surface supérieure

du culot augmente ; ce dernier se brise avec peine, il est ^lus difficile à fondre que le cuivre, et il reste quelquefois en masse grossière, imparfaitement fondue. Les conditions qui tendent à favoriser le passage du fer dans le cuivre sont l'excès des agents de réduction et l'élévation de la température.

Les résultats de l'expérience suivante démontreront comment se forme le cuivre ferrifère. Un mélange composé de

Grammes

Protoxyde de cuivre 12,955

Hématite 6,477

Charbon de bois 6,477

Carbonate de soude 19,432

Borax 1,943

fut exposé dans un creuset de Cornouailles couvert, à une haute température, pendant plus d'une demi-heure. La scorie noire, vitreuse, présentait à la surface extérieure des petites lamelles de couleur rouge ; le culot était bien fondu, net, brillant, d'aspect métallique et d'une couleur de cuivre pâle; il pesait 12^- 955. Voici sa composition :

Cuivre 7i,08

Fer 28.23

Étain. — Il durcit le cuivre et lui donne à l'extérieur une teinte plus brune ; quand la proportion ne dépasse pas 5 pour 1 00, la cassure du cuivre n'est pas beaucoup altérée, bien qu'elle soit d'une couleur un peu plus pâle ; il est difficile de reconnaître la présence de l'étain en petite quantité, d'après les caractères physiques du cuivre, excepté à sa dureté plus grande.

Plomb. — Quand le plomb s'y présente, même en quantité considérable, le culot conserve extérieurement la couleur du cuivre; il est doux et malléable, mais sa cassure est caractéristique, grenue, terne et d'un gris bleuâtre. En présence du plomb, le culot est souvent accompagné d'une matte, le sulfate de plomb formé pendant le

ESSAIS DES MINERAIS ia5

grillage étant réduit pendant la fusion. Le plomb est la bête noire de Tessayeur de cuivre.

Antimoine. — Il rend le cuivre dur et fragile et communique à la cassure une couleur terne d'un gris jaunâtre ; quand il excède 10 pour 100, la cassure a une couleur gris de fer et le cuivre est très-friable.

Zinc. — On ne le reconnaît pas facilement quand il est en petite quantité, parce qu'alors sa présence n'altère presque pas les caractères du cuivre; il tend à communiquer au cuivre une couleur jaune et une cassure cristalline et fibreuse.

Arsenic, — Il rend le cuivre plus dur, friable et d'une couleur plus grise.

JMciel. — Il s'y trouve occasionnellement et donne de la dureté au cuivre, de même qu'une couleur plus pâle.

Argent, — Il se rencontre souvent dans le cuivre provenant de nninerais gris, mais sa présence en petite quantité ne peut se découvrir par aucun changement dans les caractères physiques du cuivre.

Or. — Il est rarement en quantité appréciable, mais quelquefois il accompagne l'argent.

4. Affinage. — Le creuset employé pour la fusion du cuivre brut sert ordinairement pour l'affinage. L'opération se fait ainsi : le creuset est bien enterré dans le feu, de telle sorte que le centre soit situé sous la ligne de jonction des deux briques qui ferment le fourneau; parvenu au rouge vif, on y laisse tomber rapidement le culot de cuivre brut, on ferme le fourneau et l'on surveille attentivement l'intérieur du creuset entre l'interstice des deux briques. La fusion a bientôt lieu et il se produit à la surface terne du métal un léger dégagement du gaz ; au bout de quelques instants, la couche s' éclaircit rapidement et la surface devient brillante et lumineuse sur les bords ; aU centre se réfléchit une vive lumière d'un vert bleuâtre, désignée techniquement sous lenomdVcto'r; (en anglais, t étoile ou fœil). Alors on projette promptement sur la surface du culot le flux d'affinage seul ou mélangé avec du sel, à l'aide

\m FABRICATION DU CUIVRE

de la cuillère en cuivre (fig. 1 , F) , et on ferme le" fourneau ; au bout de deux minutes environ, on enlève le creuset et on en verse le contenu dans une lingotière. Le culot doit sortir couvert de scorie ; quand il est solidifié, on le saisit avec la pince et on le plonge dans l'eau par sa face inférieure; de cette façon, la scorie se détache facilement. L'opération entière dure de 5 à 1 0 minutes.

La scorie est grise, couleur de chair, rosée, ou d'un rouge pâle, et se sépare sans peine du culot; quelquefois elle est bleue, d'un vert bleuâtre, ou verte par le protoxyde de cuivre ; la présence de l'oxydule de cuivre la colore en rouge foncé ; alors le cuivre a été trop oxydé avant l'introduction du mélange d'affinage ou bien du flux même qui était trop vif, c'est-à-dire trop oxydant.

Le cu/ot affiné est plus ou moins plat ; il est recouvert à la partie supérieure d'une pellicule mince d'un rouge orange: le cuivre est mou, malléable, tenace et se brise difficilement; sa cassure est très-soyeuse. Plus communément, il est plus sec et offre une dentelure à la partie supérieure ; quand on le brise en travers, la cassure est grenue et d'une couleur rouge pourprée. S'il n'est pas suffisamment affiné, le cuivre ressemble plus, extérieurement et par sa cassure, au cuivre brut ; dans ce cas, il faut répéter l'affinage. Trop affiné, le cuivre est recouvert d'une pellicule épaisse, rouge, rosée ou rouge cramoisi, on dit alors qu'il est brûlé. La scorie rouge adhère au culot qui est fragile et présente une cassure légèrement poreuse, d'un rouge foncé.

On emploie généralement du sel pour affiner ; il sert à étendre et à modérer Taction trop rapide du flux d'affinage et facilite l'élimination de l'antimoine, du plomb, etc. ; mais on se sert aussi du flux seul. Si le flux est trop vif ou trop faible, on en modifie l'influence en ajoutant une petite quantité de tartre, ou de nitre, avant de le projeter dans le creuset. Quand le cuivre brut est très-impur par la présence du fer, de l'étain, du plomb, de l'antimoine, du zinc, etc., on peut, en introduisant le culot dans le creuset, ajouter utilement une petite quantité de borax ; l'oxyde est dissous et le culot devient plus net. Quelquefois on est obligé d'enlever le creuset et

KSSAIS DES MINERAIS 137

(Je le remuer légèrement pour briser la croûte formée à la surface du culot. Quelques essayeurs soumettent, avant de Taffiner, le culot de cuivre grossier, à une ou plusieurs fontes avec des flux; ce procédé s'appelle lavage.

Il est difficile d'éliminer le plomb sans laisser passer un peu do cuivre dans la scorie.

L'expulsion de Vantimoine est également difficile, et on ajoute généralement une petite quantité de plomb pour la favoriser; mais on l'élimine sans le secours du plomb, en employant un flux d'affinage un peu plus oxydant.

Vétain retarde l'apparition de Kéclair.

h' argent^ dont la proportion dans le minerai excède rarement 1 p. 0/0, reste dans le cuivre après l'affinage. La totalité, ou à peu près, de l'argent contenu primitivement dans le minerai, se concentre alors dans le cuivre : s'il y est en quantité suffisante pour altérer matériellement la proportion de cuivre, on coupelle le culot pour en extraire l'argent, et on déduit le poids de l'argent du pqids total du culot de cuivre.

Purification des scories d* affinage. — La scorie d'affinage contient du cuivre. On la pulvérise grossièrement pour la mélanger avec un peu de tartre, de charbon de bois, etc. , la fondre et la couler dans une lingotière. Quand elle est froide, on la brise et on l'examine avec soin pour en retirer la grenaille de cuivre. La grenaille recueillie pèse ordinairement de 0»''065 à 0^^-300, suivant le poids et la pureté du culot soumis à Taffinage et suivant l'habileté de l'opérateur; on en ajoute le poids à celui du culot de cuivre fin ; les essayeurs de cuivre affinent toujours la grenaille, mais le poids est souvent si minime, qu'^n pratique leur perte est insignifiante. La fonte des scories exige de 10 à 15 minutes; elles sont le plus souvent noires. Si l'on croit nécessaire d'essayer les scories provenant de la fonte du cuivre brut, on peut les mélanger avec les scories d'affinage et une même fusion suffit pour les deux.

Perte de ctnvre par cette méthode d'essai. — S'il se produit

quelque déchet dans le grillage préliminaire ou dans la fonte pour matte, il provient de quelques particules métalliques emportées dans la calcination ou de quelques grains de matte enchevêtrés et retenus dans la scorie. C'est dans la fonte pour cuivre brut et dans l'affinage qu'a lieu la principale perte de métal ; car si on essaye chimiquement les scories, on trouve qu'elles contiennent de petites quantités de cuivre, dont la proportion varie suivant la richesse du minerai, la quantité et la nature des métaux étrangers et surtout du plomb. Les différences entre les résultats obtenus par différents essayeurs tiennent surfout à la manière dont on conduit l'affmage. C'est la partie de l'opération qui demande le plus d'habileté et de coup d'ceil ; la négligence ou le défaut d'expérience peuvent faire perdre une grande quantité de cuivre. Le déchet est en raison inverse de la richesse du minerai ; mais la différence entre deux essais, l'un par la voie sèche et l'autre par la voie humide, augmente avec la richesse du minerai. 11 faut prendre cette affirmation dans un sens général , car la présence d'autres métaux, la nature du minerai, etc., modifient considérablement le résultat d'un essai par la voie sèche (1). •

Méthodes d'essai pour des variétés particulières de minerais et d'autres produits cuivreux.

Cuivre natif, -^ Une simple fusion avec une petite quantité de tartre, de charbon de bois ou de carbonate de soude, suffit souvent pour produire un culot de cuivre fin; sinon, on soumet le culot au procédé d'affinage. Dans l'un et l'autre cas, les scories doivent èlre pur:fiées comme d'habitude en les refondant avec du flux. S'il

(4 i Méthode allemande d'essai pour les minerais de cuivre. — Il n*y a pas lieu «le décrire ici cetie méthode. Le ciiiYre, quant il n'est pas à l'état d'oxyde dans le minerai, est converti en oxyde par un grillage doux. Le produit grillé est fondu avec du borax et des flux noirs, ce qui donne plus ou moins de pureté au cuivre. On affine le cuivre réduit par Bcoriflcation avec du pfomb dans un moufle; on s'arrange pour compenser la perte du cuivre dans la scorie. Cette méthode d'essai est très-inexacte.