Comparaison avec le procédé Cowles

Pour la fabrication des alliages, le procédé Héroult est assez semblable au procédé Cowles, Dans celui-ci, le courant parait n'intervenir que pour élever la charge et le réductif à la température nécessaire pour que la réduction ait lieu. Celle-ci semble être produite exclusivement par l'action du charbon de bois. Nous avons vu, en effet, que l'énergie produite par la combustion du carbone en oxyde dépasse l'énergie nécessaire à la réduction de l'aluminium. Il n'y aurait donc là pas de phénomène électrolytique, ou, tout ou moins, il serait peu accentué. C'est à tel point qu'on pourrait, prétend-on, obtenir au four Cowles la réduction par courants alternatifs

Dans le creuset Héroult, l'électrolyse paraît jouer un rôle mieux caractérisé.

311. Creuset. Il se compose (flg. 14 et 15) d'un bloc de charbon C contenu dans une boîte en fonte et présentant la cavité dans laquelle est introduite la charge ; il est muni inférieurement d'un trou de coulée, fermé en temps ordinaire par un tampon en charbon pressé par un ressort. Le creuset forme la cathode et reçoit le courant par des cables en cuivi*e serrés sur l'enveloppe en fonte. L'anode A est formée d'un faisceau de plaques de charbon serrées dans un étrier auquel

est attachée la prise du courant. Elle peut être soulevée et abaissée à volonté, son extrémité supérieure étant attachée à la volée d'une grue.

Fig. 14.

La boite en fonte présente supérieurement, outre l'ouverture nécessaire au passage de l'anode, deux autres ouvertures O

Fiiï. 15.

fermées par des tampons, qui servent à Tintroduction de la charge et au dégagement de l'oxyde de carbone. Ces tamponssont des plaques de charbon, reposant par-dessous sur desbriques réfractaires placées à une certaine distance en arrière.

de façon à ne pas être soumises à la réverbération directe du fond du creuset.

312. Rendement du minerai. Le minerai employé à la fonderie de Neuhausen (Suisse) est de l'alumine obtenue par voie humide et contenant 40 p. c. d'eau. On en consomme 4 kiiog par kilog. d'aluminium. Elle ne contient guère comme impuretés que 2 p. c. de silice et 2 p. c. de carbonate de soude.

313. Consommation de charbon d'électrodes. On consomme 1 wiog. de charbon en plaques par kilog. d'aluminium.

314. Rendement du courant. On obtient 35 gr. d'aluminium par cheval-heure-électrique (1), ce qui correspond à 29 ch. h.-éi. environ par kilog. d'aluminium.

315. Description de l'opération. La mise en train se fait en jetant dans le fond du creuset quelques pelletées de cuivre en morceaux et faisant passer le courant.

L'échauffement prend de 8 à 10 heures. Une fois le creuset assez chaud, on charge alternativement du cuivre et de l'alumine. La force électromotrice du courant varie de 16 à 30 voits et le débit de 7000 à 12000 ampères. Au début, la force électromotrice doit être plus élevée pour pouvoir vaincre la résistance de l'alumine imparfaitement fondue; plus tard elle diminue tandis que le débit augmente.

L'extrémité de l'anode est maintenue dans le bain d'alumine, à une distance aussi faible que possible, environ 0'",003, du bain de cuivre.

On coule deux fois par 24 heures.

316. Fabrication de l'aluminium pur. Pour fabriquer l'aluminium pur, on emploie à la fonderie de Froges (Isère) un creuset modifié comme suit par M. Kiliani :

(1) Ce chiffre, qui nous a été renseigné par M. Héroult, est inférieur à celui que nous avons admis dans une note publiée dans Iai Lumière électrique, n^ du 10 Août 1889 et qui était tiré d'une notice insérée dans la même revue.

L'électrode positive est une lame en poussier de charbon aggloméré avec 25 à 30 p. c. de goudron et séché lentement pendant 4 jours dans une étuve à 150^. On peut relever l'électrode et lui imprimer un mouvement de rotation.

L'électrode négative, qui devrait être en aluminium pour donner un métal très pur, est en cuivre. Elle débouche au fond du creuset sous une couche de graphite aggloméré.

On verse dans le bain, d'abord de la cryolithe en poudre, graduellement, à mesure qu'elle se fond, puis de l'alumine pure. Après 24 heures on obtient, dans un creuset de 0™,60 de diamètre et de profondeur, 20 wiog. d'aluminium.

La force électromotrice est maintenue entre 20 et 25 vous. L'usure du charbon positif est de 1 kiiog. par heure, soit i^^^-.ô à 2 kilo;? par kilog. d'aluminium. Le rendement du courant, 20 î?r. d'aluminium par cheval-heure électrique.

On obtiendrait ainsi, d'après l'inventeur, du métal à 97,5 p. c. d'aluminium et 0,6 p. c. de fer seulement.

317. Effet utile du four Héroult. Dans la fabrication des alliages, les consommations sont, par kilog. d'aluminium : 1 kilog. de charbon d'électrodes équivalant à [§ 307]. 2483 cai. 29 chev.-h.-éi. équivalant à 18315 ^'

En tout 20798 ca».

Effet utile : ^, ' ,^ = 0,34 environ, soit 0,50, si l'on tient 20/98

compte de la chaleur absorbée par la fusion de la charge.

Dans la fabrication de l'aluminium isolé, le rendement est

moindre [§ 310] grâce à la couche de graphite sous laquelle

débouche l'électrode négative.

L'effet utile industriel, calculé comme au,§ 307, serait

71oo ^ /\Af\

.^.oo . ; ^ v^ . v^.. K7^ = 0,013 environ.

318. Application. Installation d'une fonderie Héroult CAPABLE DE DONNER QUOTIDIENNEMENT 100 kh.og. d'ALU- MINIUM ALLIÉ OU 1 TONNE DE BRONZE A 10 P. C.

En comptant le minerai à 500 fr. la tonne, on peut déterminer

le capital d'installation et le prix de revient du métal, dans le cas d'une production annuelle de 30 tonnes d'aluminium allié. Le capital exigé serait à peu près celui qui a été établi pour la fonderie Gowles. La différence, en effet, ne pourrait porter que sur les fours de réduction. Les dépenses journalières seraient diminuées des facteurs suivants :

Franos

Charbon de bois . 24 80

Charbon de chaufferie 27 45

Total. 52 25

Sojt 0^'^-,52 par kilog. d'aluminium allié. Le prix de revient serait donc environ 8^-, 20.

319. Four Gérard-Lescuyer. Dans les traitements électrothermiques, il est toujours à conseiller de ne pas trop exagérer la température à laquelle se passent les réactions ; c'est le seul moyen d'éviter la trop rapide corrosion des creusets et des électrodes. Mais alors il se forme facilement des croûtes solides à la surface du bain. C'est pour éviter la formation de ces croûtes, qui sont un obstacle à une opération régulière, que M. Kiliani a imaginé [§ 316] de donner au charbon positif un double mouvement rotatif et de va-et-vient. Dans le but de rendre en même temps le défournement et le nettoyage du creuset plus faciles, il a supporté celui-ci sur deux tourillons. On peut ainsi le basculer aisément et le renverser à la façon d'un convertisseur.

M. Gérard-Lescuyer essaie d'arriver aux mêmes résultats :

S'il s'agit, par exemple, de fabriquer du cupro-aluminium, l'alumine et le charbon sont agglomérés après broyage, avec le cuivre, à l'aide d'un sirop de sucre et comprimés en bâtons qui constituent à la fois les électrodes et le mélange à traiter. Deux électrodes horizontales semblables, munies d'un mécanisme de rapprochement automatique, pénètrent par une extrémité dans une chambre spéciale communiquant avec un four à réverbère ordinaire, par une ouverture percée dans la voûte de celui-ci. Gomme on le voit, le bain est supprimé.

L'alliage, formé par Tare jaillissant entre les deux craj^onsplacés dans le prolongement Tun de Tautre, tombe, à mesure qu'il se produit, sur la sole du réverbère, où Ton peut y ajouter du cuivre et y obtenir du premier coup un alliage industriel à couler en objets finis. La chambre de réduction et le foyer du réverbère communiquent par un canal spécial, qui rend tout au moins neutre, sinon réductrice, l'atmosphère du four électrothermique.

A première vue, il y deux points noirs dans ce procédé : d'abord la nécessité de fabriquer les électrodes comme il vient d'être dit et d'y introduire le cuivre à un état très divisé ; puis les mauvaises conditions dans lesquelles est placée la voûte, chauffée en-dessous par les flammes du foyer, au-dessus par la chambre électrothermique et le passage continuel de l'alliage fondu.

320. Conclusion. Les procédés électrothermiques Gowles et Kéroult ont le désavantage de donner un métal impur.

Qu'il soit fourni par le corindon ou par l'alumine artificielle, l'aluminium réduit est toujours souillé d'une certaine proportion de silicium. Un cupro-aluminium Gowles à 20 p. c. d'aluminium, contient en réalité 18 d'aluminium et 2 de silicium. C'est la moyenne.

Les analyses des métaux Héroult ne donnent guère de meilleurs résultats; ceci semble montrer que les électrodes apportent une grande partie des métaux étrangers. Peut-être pourrait-on les faire en graphite plus pur.

Si, dans certains cas, la présence du silicium est peu gênante, il n'en est pas toujours ainsi. Les fonderies électrothermiques n'arriveront d'ailleurs à livrer des métaux de composition normale que grâce à des laboratoires bien montés et à des analyses faites sur chaque coulée. Aussi, les procédés électrolytiques par voie ignée semblent-ils être les procédés de l'avenir.