DANS LES FOURS A MANCHE

Jadis, tout le cuivre se fondait dans des fours de ce genre, qui sont encore en usage en Europe et dans d'autres parties du monde. En parcourant l'histoire de l'art métallurgique, rien ne frappe plus que l'aspect gigantesque des travaux de l'époque moderne comparés à ceux des temps anciens. Mais quelques pays sont restés à l'écart du progrès, et on y suit encore les méthodes de fonte appliquées dans l'origine. Les principes sur lesquels la plupart de ces méthodes reposent et les manipulations auxquelles elles donnent lieu^ sont restés de tous temps les mêmes. Citons, à l'appui de cette assertion, les procédés de fusion de cuivre en usage dans les diverses parties de l'Inde. Rien n'est plus insignifiant que le champ de leurs opérations, mais, en principe, rien n'est plus correct. Les fondeurs indiens appartiennent aux classes inférieures de la société et on relgarde leur occupation comme abjecte. Nous éprouvons une vive satisfaction d'offrir ici une intéressante description de la fonte des minerais de cuivre dans l'Inde ; nous en sommes redevable à notre ancien élève M. H. F. Blanford, membre du Géological Survey de l'Inde.

(*) Sous Tappellation de fours à manche, on comprend les divers genres de fours à ouve pourvus de Wjèi-es et animés par des soufflets.

PONTE DU CUIVRE DANS L'iNDE 577

FONTE DU CUIVRE DANS l'iNDE

Description d'une mine de cuivre natif et d'une fonderie dans la vallée de Manahuddi y Sikkim Himalaya.

Cette méthode est pratiquée par les ouvriers du Népaul dans une des vallées méridionales de Sikkim Himalaya, à quelques milles de Terai;ils afferment au gouvernement les mines dont ils tirent le minerai.

Les terrains de cette partie de Sikkim, qui s'étendent au nord de la grande faille qui court à la base des coteaux, se composent de quartz et de schiste hornblende très-feuilleté, dont les strates plongent sous un angle de 30' ou 40** vers le Nord.

Le filon, d'une faible puissance, semble parallèle à la stratification en s'inclinant très-faiblement : il renferme de la pyrite de cuivre fortement imprégnée de pyrite de fer. Les travaux conduits de la façon la plus grossière et très-irrégulièrement, n'étaient pas accessibles dans ce moment, par suite des feux qu'on avait allumés pour abattre le minerai, méthode d'exploitation autrefois très-usitée en Europe et qu'on voit encore appliquée dans quelques mines importantes. Le minerai désagrégé est ensuite détaché et brisé avec des marteaux et des coins dont voici les croquis, figure 30, ainsi que celle d'un petit pic, figure 31.

Le minerai paraît très-pauvre; il est

^^^^ apporté brut de la mine et débarrassé de la

VHHI roche adhérente, aussi bien que possible,

H avec le marteau. On le pile ensuite avec un

. I lourd maillet en pierre, sur une autre

-■■•■^■Hp I pierre légèrement creusée à sa surface et

Il I servant de mortier; à chaque coup, une

^ I femme ramène le minerai au centre ; ainsi

Pig. 90. Marteau et coin des P^'é, il cst cnsuite lavé par d'autrcs fem-

mineors n lena. ^^^^ ^^^^ ^^^ p^^.^^ baqUOtS, dC formC

assez semblable à celle des cuves employées par les laveurs d'é-

tain des Cornouailles, plus petits cependant et de construction plus simple. Ce baquet est formé de six planches d'environ 0",30 de largeur, plantées sur champ dans la terre, de manière à former une espèce d'auge divisée comme l'indique la figure 32. Le réservoir placé au-dessous de l'orifice est presque complétenient rempli d'argile, sur laquelle passe un petit filet d'eau, facilement réglé avec un petit tampon d'argile placé dans le canal d'amenée ; l'eau pénètre, dans le comparti- Fiîj. 84. Pic de mineur indien. ^^^^ inférieur, à travcrs l'cntaille a.

Une femme accroupie près du baquet, dirige et divise le filet d'eau d'une main, tandis que de l'autre elle tient, à l'ouverture û, une poignée de minerai pilé qu'elle laisse tomber, et qui est ainsi lavé et entraîné au fond du baquet. Lorsqu'une certaine quantité de minerai s'est accumulée, on complète le lavage, en le ramenant avec les doigts vers l'entrée et en faisant arriver un bon filet d'eau sur la masse. On continue ainsi jusqu'à ce que le minerai paraisse suffisamment propre. On jette la masse stérile rassemblée au fond du baquet; et le minerai de la partie supérieure, occupant à peu près un tiers de la hauteur, est envoyé au fourneau sans aucune autre préparation. Ce minerai se compose d'une petite quantité de pyrite de cuivre mélangée avec une forte proportion de pyrites de fer, et de gangues formées particulièment de quartz et de hornblende. Le fourneau, construit en argile sablonneuse sur un massif de 0"^, 60 de hauteur, a la forme et les dimensions représentées par les figures 33 et 34. L'intérieur est carré, peu profond et la sole légèrement concave.

Le mura l'arrière du fourneau, s'élèveà une hauteur de 0",45 en

Fig. 8S. Baquet de lavage des minerais.

FONTE DU CUIVRE DANS l'iNDE 279

forme d'une pyramide tronquée; le sommet est creux, sous forme de bassin, pour recevoir les scories à mesure qu'on les retire du fourneau. Le mura l'avant n'a que 0",15 au-dessus de la sole, tandis que les parois latérales ont une hauteur intermédiaire, soit 0',30 environ au-dessus de la sole et 0", 1 5 au-dessus de la plateforme sur la(|uelle reposent les soufflets.

Ces soufflets, au nombre de deux, fort simplement construits, sont placés à chaque côté du fourneau. Ce sont des sortes de

Fig. 33. Vue à toI d'oiseau du fourneMi de fusion iudien.

sacs en peau de bouc, sans couture, formés de la peau du corps et des jambes de devant de la bête; Le bas, c'est-à-dire, la partie de la peau qui enveloppe le cou, entoure de la même manière les buses

Fig. 34. É«b«ll« m»*érUsm^ i •«.•âS pMP aètM.

Élévation du fourneau de fusion indien, vue de huce.

en argile des soufflets ; l'ouverture du sac est serrée de manière à ' ne laisser qu'un petit orifice. Un enfant assis à côté, fait marcher le

soufflet, en lâchant et en pressant alternativement la main, suivant quMl relève ou abaisse le sac ; d'où résulte un courant d*air efficace quoique intermittent. La buse, moulée à la main, ressemble à un chalumeau ordinaire ; elle est recourbée à angle droit, de sorte que Tun des bouts reposant sur le mur latéral du fourneau, l'ouverture de l'autre vient aboutir à 0'",07 ou 0",10 de la sole sur laquelle le courant plonge sous angle un peu obtus. Le charbon de bois est le seul combustible employé.

La première opération ne comprend qu'une simple fusion. Dès que le fourneau est bien chauffé, on y lance quelques poignées du minerai lavé, préalablement séché et mélangé avec du charbon, puis les enfants font marcher les soufflets. On ajoute, au fur et à mesure le charbon nécessaire, jusqu'à parfaite fusion du minerai. La matte fondue forme un bain au fond du creuset; elle est couverte d'une couche de scorie liquide sur laquelle surnage le charbon enflammé. La fusion terminée, on enlève le charbon, et on jette de l'eau sur la scorie pour la solidifier; on l'enlève alors par morceaux avec des pinces, et on la laisse refroidir dans le petit bassin placé à l'arrière du four. On met ensuite une nouvelle charge, en répétant la même série d'opérations, jusqu'à ce qu'un pain de métal brut du poids de 4 à 5 kil. soit rassemblé sur le fond de la sole. Lorsqu'il est refroidi, on l'enlève, on le brise, on le pile et on le pétrit avec de la bouse de vache, en formant de petites boules qui sont desséchées au soleil et ensuite dans un fourneau peu profond établi avec des pains de scories rangés en cercle. Le métal grillé est ensuite fondu et affiné dans le four qui a servi à fondre le minerai ; l'opération s'y passe de la même manière.

On obtient : V — du cuivre raffiné qui se rassemble au fond du creuset, sous forme d'un gâteau pesant 2 à 3 kilo. ; 2* — une scorie, qui, paraît-il, n'était soumise à aucun autre traitement. Il est probable que la cendre, due à la quantité considérable de charbon de bois brûlée pendant l'opération, est suffisante pour déterminer une scorie fortement basique et permettre à la totalité du cuivre de passer à l'état métallique. Un kilogramme et demi de métal

brut ne rendait guère, dit-on, qu'un demi-kilogramme de cuivre raffiné.

On a publié en 1831, à Calcutta (1), une excellente description de la méthode indigène suivie, dans la fonte du cuivre, à Singhana dans rinde (Lat. 28' 6' N., et Long. 75**5' S.). Le minerai consiste en pyrite de cuivre avec gangue de quartz ; il est réduit en poudre, mélangé avec de la bouse de vache et pétri à la main dans des espèces d'auges en bois, sous forme de petits cylindres de 0"',12 de longueur et 0",03 de diamètre. On le fait dessécher ensuite au soleil et griller en tas de 1 ",25 de largeur et de 0",45 de hauteur. On y met le feu dans la soirée, et le lendemain matin le minerai grillé, qui prend une couleur rouge, est fondu avec du charbon de l ^is dans un petit fourneau à vent de la construction suivante.

On étend, sur le sol d'une hîitte circulaire, une certaine quantité de sable commun au milieu duquel on pratique un petit creux de ©"^SO à 0'",38 de diamètre sur 0'",05 à 0",07 dp. profondeur. On y étale une couche de sable jaune fin que l'on recouvre de cendres. On forme ainsi un creuset qui, par l'action de la chaleur et de l'alcali des cendres se consolide fortement. Deux buses d'argile sont placées aux côtés opposés du foyer et une troisième au milieu; le quatrième côté reste libre pour l'écoulement des scories. Les buses sont reliées avec de l'argile humide, de manière à former un mur circulaire de quelques centimètres de hauteur, qui sert de base à la partie supérieure du four, composé de trois anneaux d'argile réfractaire posés l'un sur l'autre ; ces anneaux, épais de 0",08. environ, ont 0", 40 à 0", 4$ de diamètre extérieur, 0",22à0",25de hauteur. On s'en sert d'une manière continue, mais la sole du four demande à être renouvelée tous les jours de la manière décrire. Des trous sont percés à la base, afin d'introduire unrable dans le four ; une petite ouverture oblique, est pratiquée également à son entrée et à la jonction de chaque buse, de façon à permettre le libre passage du courant d'air. Ces trous sont bouchés avec de l'ar

(i) Gleanings intcience n" 36, déc. 1S31. Calcutta, page 380 et suiv.

gile qu'on peut facilement enlever chaque fois qu*il est utile. Lèvent est fourni par trois outres ordinaires en peau de bouc, adaptées chacune à une buse ; des hommes, des femmes et même des enfants les font manœuvrer. Avant de charger le four, on brûle dans le foyer une certaine quantité de charbon de bois pour le sécher. Chaque four consomme par-jour (de 9 à 1 0 heures) 3 maunds de charbon (1 maund vaut 36 kilogrammes environ) ; on enfourne dans le même espace de temps, SI maunds et demi de minerai pétri avec de la bouse de vache et pour fondant, 2 ou 3 maunds de scorie de fer, qui est apportée du dehors. Chaque four est desservi par quatre personnes; souvent le mari, la femme et deux enfants, dont le salaire réuni s'élève à 1 0 roupies (25 fr. 60) par mois. Le chef surveille et répare le four ; il relève parfois un de ceux qui manœuvrent les soufflets, tous les trois tenus sans cesse en activité. Dans la matinée qui suit la première fonte, on retire la masse de cuivre rassemblée au fond du creuset pour l'envoyer au four d'affinage, qui consiste dans un petit foyer alimenté par un seul soufflet. Le cuivre affiné est coulé dans des moules d'argile étroits et peu profonds, de 30 centimètres de longueur chacun. Les lingots pèsent de 2 à 3 seers chaque. (1 seers vaut 0^^,900). Le cuivre, très-cassant, a une teinte lilas. La fonte de cuivre doit avoir été exercée dans cette contrée pendant une très-longue période d'années, car les scories en s'accumulant ont formé une ligne de petits éminences de 10 à 20 mètres de hauteur, qui s'étendent sur une longueur de plusieurs centaines de mètres; on remarque sur Tune d'elles quatre bastions de pierre isolés.

Il a pai*u, en langue japonaise et chinoise, sur la métallurgie du cuivre, un ouvrage très-complet, enrichi de nombreuses gravures, représentant l'exploitation des mines, la préparation des minerais, la construction des fours et les méthodes de fonte pratiquées dans ces contrées, ainsi que sur les procédés d'extraction de l'argent du

cuivre par le plomb. Le Chinese repository{\ ) a donné une traduction, malheureusement trop écourtée, de cette publication (rien que pour les outils, tels que leviers, ringards, pics, cuillères, creusets, etc., l'original que nous n'avons pas pu consulter ne renferme pas moins de cent dessins) où ont été puisés les détails suivaitts (2).

On exploite plusieurs espèces de minerais jaunes, noirs^ rouges, gris, brillants et ternes, riches et pauvres qui sont broyés et lavés pour en enlever les gangues; le rendement des meilleurs ne dépasse pas 1 0 pour 1 00 et les plus pauvres ont une teneur de 5 pour 400,

Les minerais sont d'abord grillés dans des fours ouverts, solidement construits et abrités, où sont ménagés des camaux pour l'admission de l'air ; ces minerais sont entassés en couches, alternant avec des fagots, et, suivant le texte japonais, on y entretient le feu pendant dix ou trente jours. Les vapeurs et les fumées sulfureuses sont tellement suffocantes qu'on ne peut en approcher.

Le minerai grillé est fondu, dans une sorte de grand four, pourvu d'une rigole au fond du creuset et adossé à une muraille épaisse, derrière laquelle sont placés deux grands soufflets.

Dès que le four a été chargé de minerai et de charbon, deux honmies robustes activent les soufflets, tandis qu'un troisième se tient à l'avant, occupé à égaliser et à diviser les matières étrangères. Les scories se gonflent, surnagent et ne tardent pas à s'écouler petit à petit par la rigole où elles se solidifient ; sinon on les refroidit avec de l'eau et on les enlève, pour les rejeter. Quand toute la masse est bien fondue et débarrassée de ses laitiers, on recommence une nouvelle charge de charbon et de minerai grillé et jusqu'à ce que le four soit rempli. On enlève ensuite le com-

(1) De mai à déc. 1840. GantOD, t. V, 19.

(2) Oràce à sa persistance et à Tintervention efficace d*un des attachés de la mission britannique au Japon, le docteur Percy a pu se procurer un exemplaire de Touvrage en question, le seul probablement qui soit arrivé jusqu'à ce jour en Europe. Nous avons été k méme^ en le feuilletant, de constater le soin tout particulier avec lequel les artistes japonais ont exécuté les gravures représentant tous les détails des travaux de mines et de métallurgie qui remontent, bien certainement, à une époque déjà^fort éloignée de nous. (Leg iraducteurt).

bustible et toutes les scories qui couvrent le bain métallique; on y lance de l'eau pour solidifier la surface, puis on retire, jusqu'à ce que toute la matte soit épuisée, les galettes qui se forment successivement. A moins que le minerai ne soit trop pauvre, on doît trouver une masse de cuivre au fond du creuset. La matte retirée est grillée, puis concentrée dans une nouvelle fonte conduite de la même manière que la première.

On passe à une autre fonte sur la matte enrichie, et, dès que le four est rempli de métal liquide, on le bouche avec de l'argile, en ne laissant qu'une petite ouverture pour introduire le charbon, donner le vent et enlever les écumes qui se forment. Aussitôt que la masse est bien liquéfiée, on ouvre le four et on enlève les scories et les charbons qui viennent à la surface du bain, et. après avoir laissé tomber le feu, on y jette de l'eau et on enlève les gâteaux de matte enrichie et le cuivre noir, comme dans la précédente opération (1).

Ces gâteaux s'expédient de la mine, où ont lieu les opérations de fonte, dans une fonderie spéciale ; ils y sont fondus et raffinés sous la direction d'employés qui déterminent, d'après sa qualité, le prix du cuivre; il ne se vend pas aux particuliers. Les cuivres qu'on rencontre à Nagasaki et à Kwaskl viennent de Besh-Shi, d'Akita et de Nambu, tandis que ceux qui approvisionnent le marché pour les besoins ordinaires proviennent d'autres localités.

Le nombre des fondeurs est déterminé et ne varie qu'à la suite d'infractions à la discipline ou de vols.

Le raffinage se pratique avec un foyer ouvert et soufflé ; le charbon et les scories sont retirés de la surface du métal liquide el la matte est elle-même enlevée par galettes successives sur lesquelles on projette de l'eau, etc. Le produit du raffinage consiste en une masse de métal fin, dont le diamètre est d'une coudée environ sur une demie en hauteur. On passe, par opération, 250 catits (100 cattis équivalent à 58 kil.), et on en fait trois par jour.

(1)411 doit y avoir ici quelque confusion dans la marche du travail.

Le cuivre affiné est refondu dans des creusets de terre et coulé en lingots. Voici la manière de procéder : l'ouvrier tient à sa portée un seau d'eau chaude et une auge en bois, où sont placés les moules sur lesquels on étend une toile épaisse de chanvre. Quand le cuivre est fondu, la scorie enlevée et le feu tombé, on verse de Teau chaude (pas très-chaude) dans Tauge, jusqu'au niveau des moules; le fondeur saisit fortement le creuset avec une paire de grosses pinces en fer, et verse le cuivre dans les moules, sur lesquels on a évité, pour les empêcher d'éclater, de laisser arriver de l'eau chaude. Ensuite, on lance de l'eau sur les lingots pour les refroidir et on les enlève avec des pinces. Chaque coulée produit dix barres au plus ; ellesont de 0"',20 à 0'°,25 de longueur et pèsent à peu près 10 ta^ (environ 450 grammes). «En jetant sans discernement de l'eau froide sur le moule, ou si le creuset vient à se rompre, on risquerait de provoquer des explosions qui mettraient en danger la vie des ouvriers. » Toutes les barres de cuivre qui sont envoyées à Nagasaki et à Kwaski sont fabriquées par cette méthode. On a reconnu que certains cuivres contiennent à la fois du plomb et de l'argent, ce qui les rend plus malléables, aussi sontils réservés pour être réduits en feuilles ou pour être étirés en fils.

Thunberg, qui accompagna l'ambassade hollandaise à Yeddo, en 1771, donne une description peu différente de ce procédé, qu'il put examiner après de vives instances (i).

Le cuivre était fondu, dans un petit fourneau à ras du sol, avec des soufflets à main; à l'avant du four, se trouvait creusé dans la terre, un trou d'une forme oblongue et d'environ 0",30 de profondeur. En travers de ce trou étaient posées dix barres de fer carrées, écartées d'un doigt seulement et ayant toutes une de leurs extrémités relevées. On les recouvrait d'une toile à voile qui s'enfonçait entre leurs interstices, on versait ensuite de l'eau froide jusqu'à ce qu'elle débordât de deux pouces au-dessus de la toile. Il se formait ainsi sur

(1) Op. cit.

la toile, entre les barres, une série de dépressions longues et étroites, où Ton coulait le cuivre avec des cuillères en fer. Il n'y a certes aucune difficulté à le couler ainsi , et de manière à en obtenir des petits lingots très-nets et très-brillants. Leui forme bien connue, dont la section transversale est presque un triangle équilatéral, avec les bords bien arrondis et la surface supérieure un peu convexe, offre ces caractères particuliers; ils ont à peu près de 0'",20 à 0'',22 de longueur et 0",12 sur le côté. Nous avons mesuré un de ces lingots rapportés de Chine par Harry S. Parkes, consul de Sa Majesté Britannique; ils ont cependant des formes et des dimensions différentes, suivant l'usage auquel ils sont destinés. La couleur du cuivre du Japon a une belle teinte pourpre, due apparamment à une couchç très-mince et fortement adhérente d'oxyde. En 1757, Robert Morris prit un brevet (1) pour façonner et colorer le cuivre de cette façon; il provenait de la fonte des minerais anglais et se purifiait par les procédés ordinaires ; a ce cuivre était coulé dans des petits moules fixés à une machine qui les faisait mouvoir sur un cercle horizontal, immergé dans Teau, » dont la température se réglait à un degré convenable. Dès que le métal était figé, il acquérait la couleur pourpre du cuivre du Japon. Quelques lingots ont été plus récemment exportés aux Indes ; ils avaient environ 0'",15 de longueur et pesaient chacun 225 grammes. D'après feu Vivian on obtenait cette belle nuance rouge caractéristique en plongeant le cuivre au sortir des moules et & peine solidifié, dans un bac d'eau froide (2).

Les principales exploitations sont représentées par les anciennes mines de Fahlun, en Dalécarlie, connues du monde entier et celles d'Atvidaberg, dans l'Ostrogothie.

(1) A. D. 1757, 9 février, n* 711.

(2) Proeudingê etc. déjà cités page 85!

Le groupe de mines le plus important de cette dernière localité est celui de Bersbo. Les minerais se composent de pyrites de cuivre, de pyrites de fer, de pyrites magnétiques et de blende, qui forment en moyenne un tiers de la masse; ils sont mélangés d'oxyde magnétique de fer, de quartz, de felspath, de mica, de grenat; rarement de spath calcaire, et plus rarement encore de quelques traces de galène. Dans Tune de ces mines, le minerai offre des cristaux brillants de oobalt blanc, disséminés dans les pyrites de cuivre ; on y rencontre également du spath fluor et quelquefois des pyrites arsenicales. Ces divers minéraux varient dans des proportions considérables. Le cuivre, les pyrites de cuivre et la blende sont quelquefois si intimement mélangés, qu'il est difficile & un œil inexpérimenté de les découvrir. Les minerais se divisent en minerais durs et en minerais tendres, suivant que le quartz et les silicates, ou les minerais sulfurés y dominent. Ils se lavent dans des trommels à mailles très-serrées, mus dans Teau, et se partagent en deux classes : de la grenaille grosse comme des noix, et des schlichs ou sables qui sont destinés à former les couvertures des tas de grillage. Ce sont exclusivement des pyrites de cuivre, associées à des pyrites de fer et à des minéraux siliceux ; préparés, ils rendent, ceux de Fahlun 4 pour 1 00 de cuivre noir^ et ceux d'Atvidaberg 5 pour 100. Les fonderies d'Atvidaberg sont situées & quelques milles de Linkôping.

Les procédés de fonte en usage, sont empruntés aux usines à cuivre d'Atvidaberg, les plus considérables du royaume. M. P. D. Malmqvist, directeur de ces usines et qui passe, à juste titre, pour le plus habile fondeur de la Suède, a revu cette description, en y ajoutant des détails très-importants, ainsi que M. André Grill, le chimiste de Tusine. Nous avons puisé d'autres renseignements dans un mémoire publié en 1850, par Bredberg, autre fondeur, sur les perfectionnements introduits dans ces usines de 1 844 à 1848 (1), ainsi que dans un travail postérieur de M. Julius

(1) Bergtoerktfrwndi 1850, t. Xm, 18, pages 4i0 et suiv.

Ahrend, directeur de la fonderie d'Oker, travail quia paru en 1859, à la suite de sa visite à rétablissement d'Atvidaberg (1).

Fours. — On a recours à trois espèces de fours, savoir : le fourneau à fondre le minerai, le four à cuivre noir et le foyer d'affinage.

Fourneau à minerai. — Les figures 35, 36 et 37 sont copiées sur les gravures de Bredberg. La fig. 35 présente une coupe horizontale, suivant la ligne AB des fig. 36 et 37. La fig. 36, une coupe verticale, suivant la ligne CD de la fig. 35, et la fig. 37, une coupe verticale suivant la ligne EF de la fig. 35.

Ce fourneau consiste en une cuve quadrangulaire, ouverte par le haut, et se terminant en bas par une cavité peu profonde, appelée le foyer ou creuset ô, ô, b: au fond dans un angle, est pratiqué un canal, ou trou de coulée c, fig. 35. Les côtés et Tarrière de la cuve sont formés de murs élevés sur le sol, tandis que le mur de face, la poitrine, s'appuie sur une barre de fer d, fig. 37, appelée tympe. A partir de cette barre, jusqu'à une certaine hauteur au-dessus, le mur est vertical et étroit; c'est le mur d'avant; il s'enlève et se replace facilement. Le mur de face, beaucoup plus épais en haut, s'incline à l'intérieur et s'élève verticalement à l'extérieur jusqu'au sommet. A la crête du mur d'avant, est fixée

une traverse de fer f, pour supporter le haut de la paroi de façade du fourneau. A l'arrière, et un peu au-dessus de la tympe, se trouve une embrasure a, fig. 37, où sont placées quatre tuyères a, a, û, û, fig. 36. La partie du foyer qui s'étend à gauche de la tympe rf, fig. 37, s'appelle l'avant-creuset, qui reste ouvert.

Une hotte est fixée, à l'avant du fourpiR.ss. Fourneau suédois à fondre ucau ct au-dessus dc l'avant - cieuset

le minerai. Coupe borizoniale

BurAB, flg.86et87. pour Ic dégagement des gaz sulfureux.

La chemise du four est bâtie en schiste micacé ou' bien avec

(1) Berg.-u.'hùttenm, Zeitung, 28 février 1859, p. 69 et suiv.

des moellons de talc; elle est revêtue sur une grande partie de sa hauteur d'une enveloppe en maçonnerie ordinaire, séparée par un

Bebelle BiAtrlfM, •». ••• par mètr;

Pig. 36. Fourneau suédois h focdre le Fig. 37. Fourneau suédois à fondre le

minerai. Coupe verticale suivani CD, tig. 35. minerai. Coupe verlicale suivant EF (fig.35.)

vide étroit rempli de sable. Les fondations, solidement construites, sont ventilées par des canaux e^ qui s'étendent (fig. 36 et 37) à une distance considérable sous le sol de l'usine. Ce mode de construction permet de faire les réparations nécessaires, sans toucher au massif; en même temps, la dilatation des matériaux s'opère, sans que le four se lézarde extérieurement. .Le vide est indiqué dans les figures 36 et 37, par des bandes verticales poinlillées. La partie inférieure du fourneau est fermée avec des tirants de fer et des plaques de fonte (fig. 35), dont 1rs bords sont laissés en blanc dans le dessin. La sole du foyer ou creuset est construite avec un mélange de parties égales de sable et d'argile humide, bien battu et pilonné, de manière à former une couche de huit à dix centimètres d'épaisseur. Les parois du creuset v. 19

sont garnies du même mélange un peu plus humide. On y allume du feu avec du charbon de bois, et quand cette première couche est sèche, on y applique une seconde couche, composée de parties égales de sable, d'argile et de poussier de charbon de bois ; on a soin de préparer le trou de coulée, en y tassant ce mélange, puis y chassant un mandrin en bois, de cinq à six centimètres de diamètre, jusqu'à ce qu'il pénètre à quelques centimètres de la paroi du foyer ; on dégage alors le mandrin.

Les tuyères sont placées presque horizontalement ; elles sont fabriquées avec des tôles de 0'",20 à 0",22 de largeur, de ©'",009 d'épaisseur, pliées en forme de buse à l'extrémité, assez longues poui que le forgeron puisse, quand les buses sont brûlées, les réparer facilement. Les tuyaux porte-vent, de 0", 04 de diamètre à l'extrémité vers la tuyère, sont en cuivre. Le vent est fourni par des cylindres à double effet (1). Avec des soins convenables, un four peut être maintenu en bonne marche pendant trois ou quatre mois.

Ces détails s'appliquent, ainsi que les figures, au four perfectionné décrit par Bredberg et construit vers 1 848. Ses dimensions diffèrent beaucoup de celui qu'Âhrend désigne, à tort, comme le meilleur et consommant le moins de combustible. En voici les mesures en mètres : hauteur, 5"", 34 du fond du creuset au gueulard ; largeur du creuset, à l'arrière comme à l'avant, 1",08 ; profondeur de l'arrière à l'avant, 1",58; largeur de la cuve au niveau des tuyères, 4",13 ; et à 2i'",37 de la sole, l'",19; à partir de ce point, il se rétrécit graduellement à l'",04 jusqu'au jgueulard. Longueur de l'arrière à l'avant de la tympe, 0",79, jusqu'à la hauteur de l'^yGS, d'où elle diminue graduellement jusqu'à O^ySS au gueulard. Les trois tuyères sont placées à I'°,i9 au-dessus de la sole, à 0'",45 au-dessus du bord inférieur de la tympe, et à 0",53 au-dessus du sommet de l'avant-creuset ; elles sont presque horizontales, ou n'ont qu'une très-légère inclinaison de la varme vers la poitrine. D'œil en œil, elles sont distantes de 0^,30 l'une de

(1) Voir les foyers d^afflnerie. Fabrication du fer, t. lU*

Tautre, avec un diamètre de O^JS. Les porte- vent ont 0"',20. L'usine comprend trois fours de ce genre décrits par Ahrend, et quatre du modèle de Bredberg, avec cette différence qu'un diaphragme épais de 0",30, et placé à Sl'^^Q? au-dessus de la sole, divise la cuve de Tanière à l'avant et s'élève jusqu'au sommet, pour aider à la descente des charges, lorsqu'on brûle du coke. Le four à fondre le minerai a maintenant les dimensions suivantes :

mètres.

De la sole au gueulard 7,i2

— au ventre (au bas du diaphragme) 8,97

— aux tuyères i,i9

— au bord inférieur de la tympe 0,74

— • à la surface de l'a van t-creuset o, 67

Largeur du fourneau au piveau de la sole i,08

— au niveau des tuyères i,i9

— à 8»,37 au-dessus de la sole i,78

-- au gueulard (en comprenant l'épaisseur

du diaphragme) i,78

Profondeur au bas de la sole i,63

— à la surface de Tavant-creuset i,78

— au niveau de la tympe 0,74

— à 8" ,37 du fond 0,74

— au gueulard 0,58

D'après M. Malmqvist, les fours de Bredberg donnent généralement un rendement quotidien plus considérable, avec une économie de combustible sensible.

C'est dans ce but, et principalement pour traiter les minerais très-pauvres, que ces derniers temps (1861) a été tenté, à l'aide de quelques modifications apportées dans leur construction, l'emploi du vent, chauffé avec les gaz perdus des fours.

Fours d cuivre noir. — La figure 38 offre une section de ce four suivant la ligne AB de la fig. 36, et la figure 39, une autre section suivant la ligne CD de la fig. 35 ; il est beaucoup plus petit que le précédent; c'est un four à manche, proprement dit. Les dessins sont l'un et l'autre à la même échelle, et la même description peut s'appliquer en grande partie & celui-ci, de sorte que quelques mots

d'explication pourront suffire • On trouvera plus tard des détails plus développés sur ce genre de fours.

Les tuyères sont dis- ^ tantes de 0",25 et plongent à rintérieur du four sous un angle de 3 '/, degrés. Elles ont un diamètre de 0", 037. L'air est lancé dans le four sous une pression égale à une colonne de mercure de 0" ,022.

I 1 Du trou de coulée part un

canal fait en tôle, de 1 0 mè- Fig. 38. Fig. 8». très de longueur, et divisé

Fom^neau suédois à cuîyre noir. ^^ ^j^ compartiments; Ic

plus éloigné du four a 0",05 environ de profondeur de plus que le plus rapproché.

En i 859, l'un de ces fours agrandi, pourvu d'un diaphragme intérieur et soufflé avec trois tuyères, avait les dimensions suivantes :

mMrcs.

De la sole au sommet de la cuve 5,05

au diaphragme i,93

— aux tuyères 0,60

Dimensions du fond du creuset 0,70 x 0,ôO

— au niveau des tuyères 0,84 x 0,74

— à l°»,78 au dessus de la sole 1 ,34 x 0,74

. ~ au gueulard 0,74 x 0,44

Épaisseur du diaphragme 0,15

Par suite de ces modifications, la consommation du combustible fut amoindrie de 19 pour 100, et le rendement journalier augmenté de 23 pour 100. Afin de prévenir, dans une certaine limite, la réduction de l'oxyde de fer en fer métallique, on ménage, à 2™, 37 environ au-dessus du foyer, une échappée de gaz qu'on utilise pour le chauffage des chaudières à vapeur.

Foyer d'affinage* — Ce type a été dessiné sur les petits foyers

d'Avesta, où se traitent les minerais de Fahlun. La figure 40 représente la coupe verticale suivant GH du plan du foyer; les figures à la droite du plan donnent les coupes verticales du foyer, suivant AB, CD et EF.

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BelMlU Biétrifv* i •"',«tl par BiAtM.

Fig. 40. — Plan et coupes transversales du foyerl^d'affinage suédois.

Le foyer d'affinage se compose essentiellement d'une cavité hémisphérique peu profonde, construite sur une plate-forme en briques ou en pierres, solidement garnie à l'intérieur d'un mortier réfrac-

taire, composé d'un mélange d'argile finement pulvérisée et de poussier de charbon de bois, convenablement humectés, ou simplement d'argile réfractaire et de sable. Dans le foyer d'Âtvidaberg, décrit par Ahrend, la cavité a de 0",60 à O^jTS de diamètre sur O^^SS à 0",45 de profondeur; elle est établie en argile réfractaire d'Angleterre et en sable bien battus. La plate-forme qui la renferme à l'avant du foyer, est à 0'',40 au-dessus du sol de l'usine; mais elle est un peu plus haute à l'arrière; elle est complètement entourée de plaques de fonte. La tuyère en cuivre, dont l'œil a 0",037 de diamètre, comme le porte-vent, s'avance de 0",09 au-dessus du rebord du foyer, en plongeant sous un angle de 45 degrés. L'air est injecté sous une pressioa variable de 0",044 & 0",066 de mercure (1).

1. Grillage des minerais. — Lorsque le minerai ne doit subir qu'un grillage, il est cassé en morceaux de la grosseur du poing; mais quand il doit passer par deux grillages, il peut être plus gros la première fois ; il est nécessaire alors qu'il soit beaucoup plus petit la seconde. Cette opération a lieu sur de' grandes masses, dans des fours à cuve, ou en tas. Les deux fours de l'usine sont construits sur un terrain horizontal et parfaitement nivelé de la manière suivante. A chaque extrémité, et du centre d'un mur vertical de 1 5 mètres de longueur sur 3 mètres de hauteur, partent, à angle droit, trois murs de 8"", 30 de longueur et de 3 mètres de hauteur, et de 4 "",1 5 d'épaisseur. Les deux espaces rectangulaires, résultant de cette disposition, sont fermés de trois côtés, et le qua-

(1) Beckmaiin a rapporté le singulier fait suivant, qu*il a vu accomplir par les ouvriers des fonderies d*Av6sta en septembre 1765 :

c Un des ouvriers, pour quelques pièces de monnaie, prit un peu de cuivre fondu dans sa main, et aprôs nous Tavoir montré, le lança contre le mur. Il pressa alors les doigts de sa main calleuse Tun contre Tautre, puis il la plaça quelques minutes sous son aisselle pour la faire suer, comme il disait ; il la retira et la promena ensuite sur une poche pleine de cuivre fondu que, par ostentation, il se mit à écumerun peu, en faisant tourner sa main très-rapidement dans tous les sens. Pendant qu*il faisait cette prouesse Je remarquai comme une légère odeur de corne ou de plume grillée; cependant sa main n*était pas brûlée. » Les ouvriers des fonderies suédoises firent voir la même chose À quelques voyageurs dans le xvii* siècle, car Regnard la vit en 16S1 dans les fonderies de la Laponie (Hutoire de$ invewUoiu et déeouoertet. Traduction anglaise. Londres, 1814, t. m, p. 277). G*est une expérience que M. Boutigny a renouvelée tout réceo^ment, en Texpliquant par Taction de Teau à Tétat sphéroTdal.

trième reste ouvert; on arrondit sur le devant les angles supérieurs et saillants des murs. On commence par empiler du bois sur la sole, sur une épaisseur de O^^SO, puis on y dépose les plus gros morceaux de minerai jusqu'à l'",20 de hauteur; au-dessus, on étend une couche de menu charbon de bois de 0",09 d'épaisseur, sur laquelle on répand de nouveau du minerai à une hauteur de 0",90 & 1",20, puis une seconde couche de menu charbon, et enfin du minerai, jusqu'à ce que les fours soient remplis. Finalement, on recouvre la masse à l'avant et au sommet, d'une couche de minerai fin ou de schlich de O'",02 à O^yOS d'épaisseur^ puis on allume les fours par le bas. La combustion dure de i à 6 semaines. Il s'échappe d*abord beaucoup de vapeurs dues à la grande quantité de blende qui se trouve dans le minerai et au contact de l'air libre ; il se forme, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur, une couche blanche d'oxyde de zinc.

L'autre procédé de grillage, plus généralement employé, consiste à élever simplement sur le sol, des tas pyramidaux de 2 à

3 mètres carrés à la base, que l'on dispose en couches alternatives de bois, de minerai et de menu charbon, sur un premier lit de bois de 0",20 à 0",25 d'épaisseur, jusqu'à une hauteur de 3 à

4 mètres, de même que dans le premier procédé. Les côtés et le sommet du tas sont ensuite recouverts d'une couche de minerai menu de O^^Ol à 0'',15 d'épaisseur, et finalement de schlich.

Avec ces procédés , le grillage est nécessairement plus ou moins irrégulier ; dans quelques parties, le minerai est à peine modifié; ici, il est grillé convenablement, tandis que là, il est complètement scorifié et agglutiné. Le minerai suffisamment grillé est concassé; celui qui ne l'est pas est remis en tas et traité de la même manière que la première fois; il est brisé en petits morceaux de la grosseur d'un œuf et mis à part pour la fonte; il doit renfermer assez de soufre pour donner une matte riche de 20 à 30 pour 1 00 de cuivre. Le grillage est une opération délicate, demandant une attention qu'on n'obtient pas toujours, par exemple dans les vieilles usines, à Fahlun ; mais là où elle est bien

conduite, on y trouve une compensation notable par un meilleur rendement de cuivre.

D'après Bredberg, dans les premiers temps, le grillage du minerai se faisait avec la plus grande négligence ; les gros morceaux n'étaient pas suffisamment brisés et la chaleur était si irrégulière que fréquemment le bas du tas se trouvait aggloméré en masse épaisse et solide qa'il fallait faire sauter à la poudre, tandis que la partie supérieure n'avait subi presque aucun changement. Beaucoup de blende n'était pas oxydée et déterminait dans le four de fusion des grumeaux réfractaires, appelés skumnas (riches en sulfure de zinc) qui venaient s'empâter à la surface de la matte. On les enlevait en partie avec les scories, mais la matte, où le zinc était en forte proportion substitué au fer, se fondait avec difficulté, et sa densité était moindre que celle des mattes ordinaires. Les skumnas qui furent rejetés pendant cinquante ans, renferment ordinairement de 10 à 12 pour 100 de cuivre, et forment d'énormes amas dans le voisinage des usines. Depuis vingt ans, grâce à un grillage mieux réglé, les skumnas ont disparu. On a retiré avec bénéfice, des anciens tas de skumnas les deux tiers environ qui contenaient en moyenne 2,4 pour 100 de cuivre, et on a rejeté l'autre tiers comme stérile. Bredberg estime que la moitié du cuivre des minerais passait dans les skumnas. Ces matières convenablement triées sont d'abord grillées en grands tas et passées ensuite au four à manche, suivant la méthode habituelle.

On n'aurait pas pu éviter la formation des skumnas en se bornant adonner plus de hauteur au four, car il se produisait alors à 1'",20 au-dessus des tuyères, des dépôts de sulfure de zinc cristallisé; mais, en modifiant le mode de grillage, de façon à obtenir une oxydation plus parfaite, en grillant deux fois les minerais blendeux et en augmentant la proportion de charbon de bois dans le deuxième grillage (i), on y est parvenu.