A MESURE
* Rendemenl du commnt. Si, d'une part, la force électromotrice de dissociation n'est que 0'',45 à O^'^uO, grâce à Tappoiiit fourni par la dissolution du fer de Vanodo, d'autre part, tous les ampères ne sont pas employés à la précipitation du cuivre. Une partie est dépensée par la réduction du sulfate ferrique, qiii se renouvelle constamment, en sulfate ferreux. A Casarza, chaque dynamo (4(K) ampères) donne dans 12 bassins iOO \^y\<^^ de cuivre par jour. Si tous L^s ampères étaient employés à déposer du cuivre, elle en produirait 0\001185 X 24 X 400 X 12--137^, lie rendement est donc jP, soit environ 73 p c. Comme, dans notre cas, la teneur en fer est un peu plus forte, nous adopterons 70 p. c. ; c'est-à-dire que t ampère déposera O'^jSSS par heure ou 0^"-,02 de cuivre par 24 heures.
Nombre de bains, La force électromotrice de réaction étant 0^',5 environ, pour marcher avec un travail électrolytique maximum, nous devrons disposer d'une différence de potentiels de 1 v^at par bac, c'est-à-dire que ]a chaîne se composera de iOO bassins.
Produciion. Dans ces conditions la production sera 400 X 0,02 X 1(X) = 800 ^no^ de cuivre par jour.
RépavtUion de la production entre les anodes et les aathodea.
Admettons que, comme à Sestri-Levante0,40du cuivre soient fournis par les anodes et les 0,00 par la solution. Alors, sur 100 ampèreBj 30 sout dépeusés à la réduction des sels ferriques, 42 sont employés à dissocier le sulfate en solution et 28 à la dissociation du sulfure des anodes.
Résistance d\m bain. La résistance R de la chaine sera donnée par la formule :
Celle d'un bain : O*'^"^ 00 125.
Dimensions des anodes. A Casarza, la résistance métallique de la chaîne est donnée par la formule :
Jti
Celle d'un bain est : 0«^»",00114.
La surface des anodes d'un bain étant 15 X 0,80 X 0,80, un
bain de 0°*»™,00125 aura une surface donnée par la proportion :
d'où l'on tire : œ =■= 8™- ^-,75,
surface donnée par 14 anodes de : 0°",78X 0^,80 X0"',03.
Elle correspond à -^-^ = 45 amp. par met. car. d'anodes.
A Casarza, ce chiffre est -r-r = 42. Ces deux nombres sont 9,6
assez rapprochés.
Nombre d'anodes de la chaîne, 14 X 100 = 1400 plaques pesant environ 107 kiiog. chacune et donnant un poids total de 149800 kiiog.
Composition de la matte.
La matte aura à peu près la composition suivante :
Gu 30 p. c.
Fe 30 «
Séjour des anodes dans les bassins. Le résidu d'une anode après électrolyse se composera de soufre métalloïde (20 p. c. environ de la matte) et d'une matte à 50 p. c. de cuivre à peu près (20 p. c. de la matte, ou 21>^,6 contenant 10^,8 de cuivre métallique). L'électrolyse enlèvera uonc 32,1 — 10,8 = 21^,3 de cuivre, ce qui exigera : 21,5X14
= 93 jours.
'e et poids des anodes 149800
0,02X400X0,40 Nombre et poids des anodes à remplacer par jour.
= 1610 kiiog., c'est-à-dire 15 ou 16 anodes, corres-
pondant, (en supposant que la fusion de 100 w»og. de minerai
donne 40 ^iiog. de matte et 60 wiog. de scorie à 5 p. c. de cuivre), à 4128 kiiog. de minerai.
Solution, On devra griller la matte correspondante à 800 X 0,60 = 480 kiiog. de cuivre.
Les 20 p. c. (322 kiiog.) de résidu laissés par Télectrolyse des 1610 kiiog. d'anodes à remplacer quotidiennement, fourniront au grillage 161 ^iiog. de cuivre. On ajoutera à ces résidus la matte correspondante à 480— 161 = 319 *'"*'«• de cuivre; c'est-à-dire
•—;— = 1064 kiiog. de matte.
0,oU
Mais, en réalité, comme il faut compter que la lixiviation
laisse 10 p. c. du cuivre dans les résidus, ce chiffre doit être
porté à — ~ = 1 170 kiiog. de matte correspondant à 3000 kiiog
de minerai.
Consommation de minerai par jour .
4128 + 3000 -= 7128 kiiog.
Grillage. On devra griller par jour 1170 (matte) + 322 (résidu) = 1402 kiiog. de matières cuivreuses.
Lixiviation Les 480 kiiog. de cuivre contenus dans les 1492 kiiog. de matière à griller correspondent à 1880 kiiog. environ de sulfate de cuivre à 5 molécules d'eau et exigent, pour être dissous, 800 kiiog. d'acide monohydraté ou 1200 kiiog. d'acide à 50° Beaumé. Comme 3 atomes de cuivre correspondent à 2 atomes de fer, 480 kiiog. de cuivre équivalent à 271 wiog. de fer métallique, qui correspondent à 1345 kiiog. de sulfate ferreux à 7 molécules d'eau. Pour éviter les inconvénients résultant d'une trop grande proportion de sulfate ferreux dans les solutions (cristallisation, sels grimpants, etc.), il n'est pas prudent d'opérer avec des solutions dont la densité dépasse 25° à 27° Beaumé, ce qui correspond à 35 — 38 p. c. de sulfate. Il est dès lors facile de calculer le volume de solution épuisée à remplacer chaque jour par un volume égal de liquide cuivrique contenant 480 kiiog. de cuivre.
Résidu de la lixiviation. On obtiendra, comme résidu de
— 24iS —
la lixiviation, 35 p. c. environ du poids de la matte crue, c'est-à-dire 0,35 X 1492 = 594 wiog., qui seront ajoutés à la charge du four à manche avec le minerai crû.
Il faut compter que ce résidu retient les 0,10 du cuivre de la matte, c'est-à-dire 48 wiog. correspondant à 0,67 p. c. de cuivre sur le poids total (7128 wiog.) de minerai consommé par jour.
Quantité d'acide sulfurique produite. Tout le soufre est recueilli, ou à peu près. 100 uiiog. du soufre de la matto donneront environ 350 kuog. d'acide sulfurique à 50^. Les 40 p. c. de soufre contenus dans les 2780 wiog. de matte employés par jour correspondent à une production totale de 3800 kiiog. d'acide à 50**. On pourra donc en livrer au commerce 3800— 1200 = 2600 kiiog.
Extraction du cuivre des eaux vitrioliques, La solution chargée de sulfate ferreux à 27® B^, retirée chaque jour de la circulation, contient encore une quantité de cuivre que nous pouvons évaluer à 4 p. c. de la teneur primitive, soit sur 480 kiiog., environ 19 kïiog. Pour extraire ces 19 kiiog. de cuivre avant la cristallisation du vitriol vert, on soumettra cette solution à l'électrolyse, avec des anodes en pyrite de fer ou en déchet de fer métallique, en supprimant la circidation. Le cuivre déposé, manquant de cohésion, sera fondu.
Extraction du vitriol vert. Les eaux-mères vitrioliques seront passées ensuite aux appareils de cristallisation. Si l'on suppose que les deux tiers du fer restent dans les résidus lessivés et sont scorifiés à la refonte, on recueillera le vitriol vert correspondant à 278 kïiog. de fer, c'est-à-dire environ 1370 kiiog.
Force dépensée. La puissance électrique de 400 X 100 = 40000 watts correspond, en comptant sur un rendement mécanique de 0,80, à une force effective de 54 chev.-v. ; chiffre correspondant à 68 chev.-v., par tonne de cuivre. Remarquons toutefois que les conditions du problème sont défavorables au point de vue du travail à dépenser. -En effet, la matte contient
une forte proportion de fer et nous nous sommes imposé de réaliser la condition du travail électroly tique maximum. En plaçant la dynamo dans d'autres conditions de marche, on pourrait, même pour ce minerai, abaisser ce chiffre notablement. Le poids du métal immobilisé serait alors plus considérable.
Capital nécessaire.
Terrain, 1 hectare fr. 50 000 00
Machine â vapeur de 55 à 60 chevaux, avec générateurs. 20 000 00
100 bassins d electrolyse, à 150 fr 15 000 00
4 bassins de lixiviation, à 350 fr. .... 1 400 00
Dynamo 12 000 00
Conducteurs 15 000 GO
Four à manche passant 10 tonnes par jour ... 5 000 00
Ventilateur 3 000 00
Broj^eur passant 10 tonnes par jour 4 000 00
Four de grillage 4 000 00
Fabrique d'acide sulfurique. 2000 m. cub. à 40 fr. . 80 000 00
Appareils pour la cristallisation du sulfate de fer . . 000 00
Hangars divers ' . 40 000 00
Canalisation, pompes, etc 15 000 00
Capital employé à la construction . 270 400 00
Métal immobilisé dans les bassins :
56 tonnes dans la ,matte(l) . . . 58 800 00 15 « « les cathodes ... 39 375 00
Fonds de roulement 100 000 00
Capital . 468 875 00
Frais d'extraction.
Frais de fusion par 24 heures, pour un haut-fourneau passant 10 tonnes de minerai.
Coke, 1500 kilog. à 25 fr fr. 37 50
Main-d'œuvre et surveillance . . . . . . 45 00
Outils et réparations à la forge 10 00
Déchet 15 00
Total fr. 107 50 ou lOfr-,75 par tonne de minerai.
(1) Ce prix est établi en comptant comme prix de base le Chili-barre â 1725 francs.
Frais de concassago et de grillage par S 4 heures, pour un réverbèj*e passant 40 tonnes de motte,
Concassage fr. 8 00
Charbon 1200 kilog., à 18 fr. la tonne 2160
Main-d'œuvre, 6 journées 18 00
Outils et divers 4 00
Total fi*. 51 60 ou 5 fr. 16 c. par tonne de matte.
Frais de lixitiation par jour, pour une installation passant 2 tonnes de mxitte grillée.
Charbon pour la vapeur, 100 kilog. à 15 fr. la tonne . . fr. 1 50
Main-d'œuvre, 4 ouvriers . 12 00
Ustensiles et divers 1 00
Total fr. 14 50 ou 7fr.,25par tonne de matte soumise au grillage.
Frais d*électrolyse par S4 heures.
Charbon, t kil. par cheval-heure, ou 2640 kil. à 15 fr. . fr. 39 60
1 mécanicien 5 00
1 chauffeur ... ! 4 00
1 aide . . . * . 3 00
4 manœuvres 12 00
Réparation aux collecteurs de la dynamo .... 5 00
Ustensiles et divers 2 00
Total fr. 70 60 pour 800 kilog. de cuivre électrolytique.
Frais de fabrication de Vacide sulfarique.
Actuellement, le prix de revient moyen de l'acide sulfurique à 60<» pour la Belgique peut s'établir comme suit :
Pyrite, 660 kilog. à 23 fr fr. 15 00
Nitrate de soude, 15S5 â 30 fr 4 65
Charbon, 300 kilog. à 18 fr 5 40
Main-d'œuvre, à 3 fr. la journée 4 00
Acide à 60°, 15 kilog. à 3,366 50
Entretien des immeubles .;:.... 5 00
Frais généraux ......... 1 00
Amortissement ... 50
A déduire : 36 00
Sulfate de potasse, à 12%3 à 4 f r 50
ou 3'''' ,55 par 100 kilog.
En défalquant de ce prix de revient les 15 fr. consacrés à l'achat de la pyrite et les trois derniers postes, il restemit 14 fr. par tonne d acide à 60°, ce qui correspond à peu près à 13>''"-,82 par tonne diacide à 50°.
Fraù de fabrication du sulfate de fer par tonne.
Charbon, 500 kilog. à 18 fr îv. 9 CO
Main-d'œuvre 10 00
Ustensiles et divers, y compris les sacs .... 6 GO
Total fr. 25 00
U après ce qui précède, les frais de fabrication pour la production quotidienne de 800 hil. de cuim'e, s*établissent comme :
Fusion de 7128 kilog. de minerai fr. 76 62
Concassage et grillage de 1492 kilog. de matte et résidu . 7 70
Fabrication de 3800 kilog. d acide sulfurique à 50<» . . 52 51
de 1370 kilog. de sulfate de fer . . . 34 25 Lixiviation de la matte grillée correspondante à 1492 kilog.
avant grillage 10 75
Electrolyse 70 60
Frais généraux et entretien 50 00
Intérêt à 5 p. c. sur le capital 468 875 fr 72 50
Amortissement des constructions à 5 p. c. . ... 6 67
n des appareils à 10 p. c. . . . 53 45
Total fr. 505 05 A déduire :
2600 kilog. d'acide sulfurique à 5 fr. . . fr. 117 00
1370 kilog. de sulfate de fer à 5 fr. . . 68 50
fr. 319 45 pour 800 kilog. de cuivre, c'est-à-dire 399^'' ,30 par tonne de cuivre et 47 '"''•,91 par tonne de minei^ai.
Observation. Il est à peine besoin de faire remarquer que ces frais de fabrication ne sont exacts que dans les conditions du problème ; mais le détail permet de les établir dans chaque cas particulier. D'une part, un débouché nul ou insuffisant pour l'acide sulfurique et le sulfate de fer les augmenterait notablement ; d'autre part, l'emploi des forces naturelles amènerait une réduction de 30 fr. par tonne de métal ou d'environ S^^'-jSS par tonne de minerai. Et d'ailleurs, outre que nos calculs sont faits sur des bases très larges, la production de 800 kiiog. par jour est trop faible. En la doublant, on réduirait le capital
d'installation, les frais généraux, les frais d entretien, etc. par tonne de métal, ce qui amènerait encore une diminution notable, que Ion peut à coup sûr évaluer à 25 fr. par tonne de cuivre, ou à 2^'"'80 par tonne de minerai. Les frais tomberaient ainsi à 375 tr. environ par tonne de cuivre, dans le cas où la force serait fournie par la vapeur et à 345 fr., dans le cas de moteurs hydrauliques.
271. Conclusion. Cette étude montre la possibilité de traiter, par le procédé Marchese, même des minerais pauvres. Dans le cas où ces minerais contiennent quelque peu de métal précieux, la supériorité de cette méthode est évidente.
Le traitement Marchese, installé depuis en grand à Pont- S*-Martin, a été abandonné, mais des renseignements pris à la source nous permettent de supposer que les difficultés qui l'ont fait abandonner, pour le remplacer par les méthodes ordinaires et un raffinage électroly tique, doivent surtout être attribuées à certains détails de fabrication mal soignés.
L'emploi d'acide sulfurique impur, contenant de l'acide sulfureux, donnait un mauvais dépôt. Les anodes employées, du poids énorme de 2000 kiiog., alors qu'on aurait dû se limiter à 700 kiiog., ont bientôt rendu le cycle des opérations impossible, en amenant un excès toujours croissant de matérieux intermédiaires incomplètement travaillés, tandis que les anodes fraîches manquaient.
Dans ces conditions, le travail des bassins n'était pas approprié au minerai traité et le procédé a été abandonné sans qu'aucun reproche pût être fait au principe.
M. Marchese va prochainement installer sa méthode en Amérique.
