DESCRIPTION DE L ATELIER DE CASARZA
(sESTRI-LEVANTE) produisant 2 TONNES DE CUIVRE
ÉLECTROLYTIQUE PAR 24 HEURES-
259. Fonte des minerais. Les minerais pauvres à gangue serpentineuse d'une teneur de 15 p. o. environ de cuivre, sont fondus seuls (la gangue étant suffisamment fusible) dans de petits fours à manche à 2 creusets extérieures (fours à lunette) soufflés par un ventilateur donnant le vent à une pression de 0°^,20 à 0™,25 d'eau. Chacun de ces fours passe par jour 15 tonnes de minerai en consommant 14 p. c. de coke anglais pour donner une scorie très pauvre (à 0,5 p. c. de cuivre seulement) et 5 tonnes de matte dont voici la composition moyenne :
Cu 34,7 Fe 38,6 S 25,3
260. Anodes. Cette matte est coulée en partie en anodes dans des moules en fonte de O^'jSO X O'^jSO X G^,03. Si ron a soin de les faire refroidir à l'abri de tout courant d'air, le déchet est très faible. Ces anodes sont disposées dans les bacs électroly tiques comme il a été dit plus haut et la bandelette de cuivre E est serrée sur le conducteur au moyen d'un étrier à vis I (voir pi. fig. III).
261. Solution électrolytique. La partie de la matte dont on n'a pas besoin pour l'obtention des anoiles est pulvérisée et grillée avec les minerais riches (à 50 p, c, de cuivre environ) dans des réverbères qui passent en 24 heures 6 tonnes de mélange en consommant 12 p. c. de houille. Ce grillage est conduit de façon à obtenir des oxydes plutôt que des sulfates.
Grâce à cette précaution, une bonne partie de Foxyde de fer, peu soluble dans Tacide sulfurique allongé, se trouvera éliminée lors du lessivage des produits grillés et la solution contiendra d'autant moins de sulfate de fer.
La matière grillée est lessivée à chaud au moyen de la vapeur d'eau. Elle traverse une série de 4 bassins doublés de plomb, disposés en cascade, que l'eau acidulée parcourt en sens inverse. La matte est chargée dans le bassin inférieur et remontée successivement jusqu'au bassin supérieur d'où on la retire.
Le bassin supérieur ne sert qu'au lavage ; l'acide à 50® B est introduit dans le second bassin où on le laisse agir pendant quelque temps sur la matte appauvrie déjà par son passage dans les deux bassins inférieurs, avant d'y introduire l'eau de lavage du bassin supérieur.
La solution très acide obtenue ainsi contient environ 2 p. c. de cuivre. Elle s'enrichit jusqu'à 5 p. c. dans l'avant-dernier bassin et jusqu'à 7 p. c. dans le dernier, d'où elle est envoyée dans les bassins électrolytiques.
Le fer reste en grande partie dans les résidus, qui retiennent environ 4 p. c. du cuivre.
262. Cathodes. Chaque cathode est formée de deux plaques G en cuivre rouge très minces de 0°',70 X 0",33 X O^'jOOOS, suspendues au moyen de deux bandelettes à une lame de cuivre courant sur une traverse en bois et en communication avec le conducteur N. La traverse est recourbée de quelques centimètres sur le conducteur et un contact parfait est obtenu.au moyen d'un étrier à vis I.
On évite la corrosion de la partie de la bandelette qui dépasse la plaque, en maintenant le niveau de l'électrolyte à 0°*,02 au-dessous des bords supérieurs des plaques.
Quand les cathodes ont atteint une épaisseur de 0"^,005 mesurées sur les bords, on les enlève et, après les avoir lavées et essuyées soigneusement, on les livre au commerce.
263. Bacs. Les bacs, de 2°^,00 X O^'jOO et 1°^,00 de hauteur, sont en bois garni intérieurement de plomb. On n'y emploie pas de soudure, mais une cloison spéciale à garniture de plomb.
On recommande de protéger le plomb pendant le chargement et Fenlèvement des anodes, en plaçant à Tintérieur une chemise mince en bois.
264. Conducteurs. Les conducteurs sont des barres de cuivre de 0™,03 de diamètre dont la conductibilité égale plus des ~ de celle du cuivre pur.
265. Circulation. La solution électrolj^tique, qui contient environ 4 gr. de cuivre par centimèt. cube, a une belle couleur vert-émeraude. Pour la faire circuler convenablement, les bassins sont disposés en cascade par séries de six, en donnant à deux bassins consécutifs une différence de niveau de 0™,i5. Le liquide frais arrive d'un réservoir élevé dans le bassin supérieur, par un chenal longitudinal F dont un des rebords porte sur toute la longueur de petites échancrures, par lesquelles la solution se déverse dans le bassin à la partie supérieure; le liquide s'y distribue ainsi régulièrement à travers la longue série de plaques qui s'y trouvent plongées. Gomme le liquide en repos tend continuellement à se sursaturer sur le fond et à s'appauvrir supérieurement, (ce qui aurait le grave inconvénient de donner sur les cathodes un dépôt irrégulier, la plus grande partie au bas sous forme de mamelons et la plus petite partie au-dessus à l'état pulvérulent et noir), on fait passer le liquide d'un bassin à l'autre par un tuyau en plomb qui prend la solution salurée au niveau du fond pour la faire remonter d'une manière continue et en vertu de la pression hydrostatique, dans un chenal-déversoir identique à celui qui alimente le bassin supérieur, d'où elle se distribue régulièrement sur toute la longueur du deuxième' bac. De ce deuxième bassin, la solution passe de la même manière dans le troisième et ainsi de suite jusqu'à ce que, ayant traversé les six bacs de haut en
bas, elle soit trop appauvrie en cuivre pour pouvoir continuer à donner un rendement suffisant à Télectrolyse. On la ramène alors dans les bassins de lixiviation, où elle se recharge de sulfate de cuivre au contact des matières grillées, pour être ramenée à la circulation électroly tique.
On compte que le liquide doit être renouvelé complètement dans chaque bassin au bout d'une heure.
La même solution peut être enrichie et électrolysée plusieurs (ois et jusqu'à ce que le liquide soit saturé de sulfate de fer à la température où Ton opère. A cette limite, la solution n'attaque plus la substance grillée. D'ailleurs, l'hydrogène commencerait alors à se dégager sur la cathode et le métal se déposerait à l'état pulvérulent. Cet inconvénient n'est pas à craindre aussi longtemps que la solution contient 0,1 p. c. de cuivre, si elle renferme en même temps une certaine quantité de sulfate ferrique.
266. Marche. L'usine de Sestri-Levante dispose d'une chute d'eau de 60 mètres de hauteur, débitant pendant toute l'année 500 "très d'eau et faisant mouvoir trois turbines tournant à 300 tours environ, deux de 50, l'autre de 75 chevaux.
Les dynamos G'* de la maison Siemens de Berlin, excitées chacune par une machine du même modèle, sont disposées en deux batteries de 10 machines. Chaque dynamo est reliée avec 12 bacs disposés en tension. Un bac est chargé de 15 anodes et de 16 cathodes placées à la distance de 0"\05 environ ; ce qui fait une surface utile de 220 met. car. environ.
Chaque dynamo est construite pour donner 240 ampères et 15 volts à 950 tours, quand la résistance du circuit extérieur est 0°h»",0625.
Les 240 ampères qui traversent un bac correspondraient à peu près à un dépôt de 6^"-,8, soit pour les 12 bacs, 82 wiog. de cuivre par 24 heures et par machine, si toute l'énergie du courant était employée à déposer du cuivre ; mais comme une partie de l'énergie est employée à réduire le sulfate ferrique
en sulfate ferreux,, on a été forcé, pour porter la production à. 100 kiiog. de cuivre par jour et par dynamo, d'augmenter sen-siblement l'intensité.
Ce but est obtenu, non pas en accroissant la vitesse de la machine, mais en diminuant la résistance du circuit extérieur.. Cette résistance devrait être environ dix fois plus grande que celle de Finduit pour obtenir un bon rendement ; mais la question du rendement étant secondaire, puisqu'on dispose ici de forces naturelles, on a cherché à avoir une grande intensité en faisant la résistance extérieure égale à celle de l'induit. On a dû pour cela augmenter la résistance de l'un des douze bacs. Chaque machine, dans ces conditions, donne un courant de 400 ampères environ avec une diflerence de potentiels de 11 vou»^ aux bornes.
Comme la lorce contre-électromotrice est d'environ 0^®*S45 ou 0,45 X 12 = 5^^^^,40 pour les 12 bassins, la marche a lieu aussi exactement que possible dans les conditions du travail électroly tique maximum.
Dans ses nouvelles installations, la « Societa anonyma lialianadi Minière di Rame e di Eletlrometallurgia» emp\oi& des dynamos plus puissantes. A son usine de Pont-Saint-Martin dans la vallée d'Aoste, elle a installé une dynamo Siemens qui.
débite 40000 watts (400 ampères et 100 volts).
267. Les sous-produits. Les eaux vitrioliques sont traitées pour en retirer le sulfate ferreux par cristallisation.
L'acide sulfurique produit dans des chambres de plomb aa moyen des gaz sulfureux provenant du grillage de la matte et des minerais riches, est employé en partie comme nous l'avonsvu, au lessivage des produits grillés; l'excédant est vendu.
268. Force consommée par tonne de cuivre en 24 heures. Pour précipiter 100 wiog. de cuivre en 24 heures,, chaque dynamo débite 400 ampère» avec une différence de po-^ tentiels de 11 vous c'est-à-dire qu'elle débite 4400 watts. Si la force était fournie par une machine à vapeur, la puissance-
effective dépensée serait, eh comptant sur un rendement mécanique de 0,80 :
5500 watts ou 7*^*^- "^'',4 c'est-à-dire 74 chev par tonne ou lci>.h.g p^p tn^ de cuivre.
Ce chiffre ne doit pas être pris comme base.
La force hydraulique abondante dont on dispose à Gasarza a permis de ne pas se préoccuper de cette question, qui serait capitale dans d'autres cas et Ton s'est arrangé, non pas pour mettre les dynamos dans les conditions de marche les plus économiques, mais pour leur faire débiter le plus grand nombre d'ampères possible.
269. Atelier de Stolberg. L'usine à plomb de Stolberg, de la « Société anonyme de Stolberg et de Westphalie « reçoit dans ses approvisionnements de minerai des galènes argentifères qui contiennent du cuivre. Par le traitement de ces minerais, l'usine produit une certaine quantité de mattes cuivreuses qui contiennent, comme métaux utiles, du cuivre, du plomb et de l'argent. Ces mattes étaient jusqu'à ce jour soumises à un traitement spécial ayant pour but d'en séparer le plus possible de plomb et d'argent et de les amener à une haute teneur en cuivre, pour les vendre aux usines qui en ext rayent le métal.
Ce traitement spécial se compose des opérations suivantes :
a) un premier grillage au réverbère ;
b) une fusion au four à manche, pour obtenir une matte plus riche en cuivre ;
c) un grillage au réverbère de la matte obtenue dans l'opération b ;
d) une dernière fusion au four à manche, qui donne une matte riche contenant à peu près 60 p. c. de cuivre.
Le bas prix donné par les usines à cuivre pour cette matte a décidé la société à tenter elle-même le traitement de ce produit par le procédé Marchese. Des essais préliminaires ont commencé à Stolberg le 9 Février 1885. Ces essais, qui ont
duré jusqu'en Avril, ont été faits avec le matériel que la société génoise avait fait fonctionner à l'exposition internationale de Turin (1884) et qiii a figuré également à l'exposition universelle d'Anvers (1885).
Les essais ont produit environ une tonne de cuivre électrolytique dans lequel l'analyse n'a révélé aucune trace de plomb ni d'argent, tandis qu'elle accusait 99,935 de cuivre pur, résultat qui ne laisse rien à désirer.
Le plomb et l'argent restent dans les anodes, dont les résidus sont traités pour plomb argentifère par les méthodes ordinaires.
L'usine électrolytique définitive installée à Stolberg au milieu de l'usine à plomb était calculée pour produire 500 à 600 wiog. de cuivre par 24 heures, en traitant ses propres mattes cuivreuses, en même temps que d'autres mattes achetées au dehors.
L'installation de Stolberg se composait de 58 bassins contenant chacun 20 anodes d'une surface de 0™^*- ^*^-,80 chacune, pesant 125 wiog. et 20 cathodes de 0™,0005 d'épaisseur. M. Marchese espérait arriver à une dépense de 45 chevaux par tonne de cuivre déposée en 24 heures.
Ce résultat n'a pas été approché dans les essais qui ont précédé l'installation définitive. La puissance électrique nécessaire pour déposer une tonne de cuivre en 24 heures était 37000 watts (1) ce qui correspond, en admettant un rendement mécanique de 0,80, à une force de 66 chev.-vap.
Nous avons vu que le chiffre correspondant de Gasarza est 74. Il est vrai que les mattes riches employées à Stolberg pour la formation du bain ne contenaient que 8 p. c. de fer pour 55 p. c. de cuivre environ; qu'ainsi le rendement du courant doit être bien supérieur au chiffre de 73 p. c. obtenu à Gasarza [§ 270]. D'autre part, nous avons fait remarquer que les dynamos de Gasarza ne sont pas placées dans des conditions avantageuses, au point de vue du travail dépensé. Dans l'application que Ton verra plus loin, la force calculée
est 6S chev.-v. par tonne de cuivre et nous n'utilisons que les 0,70 de rintensité. Dans le cas des essais de Stolberg, on pourrait compter peut-être sur un rendement de 90 p. c. et la force consommée serait seulement alors \in peu plus de 52 chev.-v.. Il est donc peu probable que l'on puisse descendre au-dessous de 50 ehev. par t. de cuivre déposée en 24 heures^ en marchant avec un travail électrolytique maximum ; mais, en s'écartant de cette condition, rien n'empêche peut-être d'arriver au chiffre espéré par M. Marchese. Le poids de métal immobilisé sera seulement un peu plus fort.
Le petit atelier de Stolberg a été abandonné. Dans cette industrie délicate, dont les conditions changent avec la composition des anodes, on n'arrive à une allure économique qu'après avoir fait école. La direction de Stolberg a préféré renoncer à supporter les frais.
270. Application. Proposons-nous d'établir un atelier EN NOUS posant LES CONDITIONS PRINCIPALES SUIVANTES :
Le SEUL MINERAI DONT ON DISPOSE. EST UNE PYRITE CUI- VREUSE, A GANGUE FUSIBLE, CONTENANT ENVIRON :
Cu 12 p. c. I S 16 p. c.
Fe 12 « I Gangue 60 »
La FORCE EST FOURNIE PAR UNE MACHINE A VAPEUR; LA
TONNE DE CHARBON, RENDUE A L'USINE, COÛTE 18 fr. POUR LES
FOYERS DE FONDERIE ET 15 fr. POUR LES CHAUFFERIES.
Le courant est produit par une dynamo Sikmens, type cP'^ donnant, dans les meilleures conditions de marche,
400 AMPÈRES ET 100 VOLTS AUX BORNES SUR UN CIRCUIT EXTERIEUR d'une RÉSISTANCE ÉGALE A 0^**'",25, LA RÉSISTANCE DE L'INDUIT
ÉTANr 0^^"",0054.
On se propose de marcher avec un travail ÉLECTROLY- TIQUE MAXIMUM.
(1) Le potentiel aux bornes de la dynamo était 5^^,65 ; Tintensité 89 ampères et le dépôt de cuivre 13"S222 par 24 heures. La puissance électrique pour une tonne de cuivre en 24 heures était donc 89X5,65X1000
= 37000 watt8 environ.
Les conditions secondaires seront indiquées a fur et
