RAFFINAGE DU CUIVRE NOIR

brûler au contact des matières qui se trouvent sur la sole du four, au moyen de courants d’air convenablement ménagés par des ouvertures placées au niveau de la sole. Ainsi l’anthracite, qui brûle presque sans flamme, est transformé , de cette manière, en un combustible gazeux, l’oxyde de carbone.

if I. RAFFINAGE DU CUIVRE NOIR.

Le cuivre noir contient une certaine quantité de soufre, de fer, et quelquefois de plomb et d’antimoine. L’affinage a pour but de lui enlever ces corps étrangers.

Le soufre est volatilisé à l’état d’acide sulfureux par un grillage ménagé. Le fer, le plomb et l’antimoine sont aussi oxydés et scorifiés par un grillage en présence d’une substance quartzeuse. On ajoute souvent du plomb, dans le raffinage du cuivre, afin de faciliter la séparation des corps étrangers.

Pour enlever tout le soufre et le fer contenus dans le cuivre, on est ordinairement obligé de dépasser l’affinage, c’est-à-dire de former une certaine quantité de protoxyde de cuivre qui entre en dissolution dans le métal ; on réduit l’oxyde qui s’est formé en ajoutant du charbon ; mais il faut éviter que le contact du charbon et du cuivre ne soit trop prolongé, parce que le métal deviendrait aigre et cassant.

En Angleterre, l’affinage du cuivre se fait dans des fourneaux à réverbère.

Lorsque l’ouvrier reconnaît que l’oxydation a été poussée assez loin, et que le soufre et les métaux étrangers ont été complètement oxydés, il recouvre la surface du bain avec du charbon et remue le métal avec des perches de bouleau. Sous l’influence du charbon, le protoxyde de cuivre tenu en dissolution dans le métal se trouve réduit ; il se fait une vive effervescence, et l’on reconnaît que la réduction de l’oxyde de cuivre est complète au moyen d’essais que l’on prend de temps en temps.

Quand le grain du cuivre est très fin, que sa cassure est soyeuse, et que le métal est d’un beau rouge, on regarde l’opération comme terminée.

Si par l’action trop prolongée du charbon, le métal redevenait cassant, à cause de la formation d’une certaine quantité de carbure de cuivre, l’ouvrier devrait enlever tout le charbon qui recouvre le bain, et exposer le cuivre pendant quelque temps à l’action de l’air : le métal reprendrait alors toute sa malléabilité.

Les charges de cuivre dans le fourneau de raffinage sont de 3000 à 5000 kilog.; l’opération dure environ vingt heures.

Raffinas** <iu cuivre pour rosellf».

Le commerce exige souvent que le cuivre soit recouvert d’une couche

CUIVRE

de protoxyde de cuivre, qui est une garantie de la pureté du métal ; c’est à ce cuivre que l’on donne le nom de cuivre rosette.

Le cuivre noir provenant des fourneaux à manche, et que l’on destine à la fabrication du cuivre rosette, est affiné dans un fourneau à réverbère, qui se rapproche par sa forme des fourneaux de coupellation.

Le bassin qui doit contenir le cuivre est revêtu d’une brasque composée d’argile, de sable et de charbon ; on en forme trois couches (pl. XXXY1, fig. 3 et U).

Les bassins de percée sont également construits avec une brasque composée d’argile et de poussier de charbon.

On introduit du cuivre noir dans le fourneau, et on le chauffe très lentement pour dessécher peu à peu la brasque des bassins.

Lorsque le cuivre est parfaitement fondu, on fait agir les soufflets, et l’on voit bientôt se former, à la surface du métal, des scories que l’on enlève aussitôt. Cette opération porte le nom de premier décrassage. C’est alors que commence véritablement le raffinage : le vent de la tuyère venant frapper le bain métallique, oxyde facilement les métaux étrangers; après un second décrassage, la formation des scories cesse entièrement ; à ce moment le cuivre ne contient plus de fer; il se manifeste une vive ébullition due à la combustion du soufre qui passe à l’état d’acide sulfureux : on dit alors que le cuivre est travaillé.

Lorsque le cuivre présente des caractères de pureté que les ouvriers apprécient facilement, on fait les percées , et le cuivre coule dans les bassins de réception.

Le métal se refroidit lentement ; on accélère le refroidissement en soufflant à la surface du bain, ou même en y jetant une certaine quantité d’eau qui détermine la production de masses solides, que l’on enlève successivement; ces masses portent le nom de rosettes.

PROCÉDÉ DE MM. RIVOT ET PHILLIPS POUR LE TRAITEMENT MÉTALLURGIQUE DES MINERAIS DE CUIVRE.

Le nouveau mode de traitement métallurgique des minerais de cuivre sulfuré que l’on doit à MM. Rivoi et Phillips , a été découvert à l’occasion d’un procédé imaginé en Angleterre par M. Napier, et qui consistait à soumettre le minerai préalablement grillé à l’action d’un courant voltaïque, qui arrivait dans la masse en fusion , d’un côté par la sole du fourneau en graphite, et de l’autre par une plaque de fonte suspendue à la surface du bain.

MM. Rivot et Phillips se sont assurés: 1° que le fer seul réduit le cuivre, sans l’intervention d’un courant voltaïque ;

2° Que le fer agit sur plusieurs silicates métalliques en fusion, comme il agita une basse température sur les dissolutions salines des métaux que contiennent ces silicates ;

METALLURGIE DU CUIVRE.

3° Que le protoxyde de fer, combiné avec la silice, et soumis à l’action d’une flamme oxydante, dans un fourneau à réverbère , passe à l’état de peroxyde plus facilement encore que dans les dissolutions aqueuses d’un sel de protoxyde de fer exposées à l’air ;

U° Que le fer plongé dans un triple silicate de cuivre , de chaux et de .sesqui-oxyde de fer , ne précipite pas la plus faible quantité de cuivre avant que tout le sesqui-oxyde de fer ait été ramené au minimum; d’où il suit qu’une grande partie du fer introduit dans un bain de silicate de sesqui-oxyde de fer s’y dissoudrait en pure perte.

MM. Rivot et Phillips ont donc été conduits , en partant des réactions que nous venons d’indiquer, à remplacer une partie de l’action du fer par celle du charbon. Quand ce dernier corps a ramené à l’état métallique une grande partie du cuivre , et que la masse est en pleine fusion, on fait agir le fer en barres sur le silicate de protoxyde de fer, de chaux et de cuivre, ne contenant plus que 2 à 3 pour 100 de cuivre. Alors la consommation du fer, au lieu de dépasser le poids du cuivre obtenu , comme cela avait lieu dans le procédé anglais, ne s’élève pas au-dessus des 15 centièmes du poids du cuivre.

Les minerais qui se composent, comme ceux de Cornouailles, de cuivre pyriteux à gangue de quartz et de pyrite de fer, sont soumis à un traitement qui se divise en trois opérations :

1° Broyage du minerai.

Cette opération a pour but de rendre le grillage très facile. Elle est peu coûteuse, et s’exécute au moyen de meules verticales.

2° Grillage des minerais pulvérisés. On l’opère dans un fourneau à réverbère analogue à ceux qu’on emploie dans les usines anglaises. Il faut avoir soin, dans cette opération, d’éviter que le minerai ne s’agglomère.

On termine le grillage par un coup de feu, afin de décomposer les sulfates qui se sont formés.

L’expérience a prouvé que le soufre peut être chassé presque complètement, de sorte que le cuivre obtenu par la fusion ne contient pas plus de lx à 5 millièmes de soufre.

3° Fusion du minerai grillé. On l’exécute dans un fourneau à réverbère , avec addition de chaux ou d’autres fondants ; la réduction de l’oxyde de cuivre a lieu par l’action simultanée du charbon et du fer.

Pour opérer la fusion , le minerai grillé est mélangé avec la quantité convenable de chaux ou de fondants, et de houille maigre en petits morceaux, dans la proportion en poids de 2/3 de houille pour 1 d’oxygène à enlever au peroxyde de fer et à l’oxyde de cuivre. Ce mélange est chargé dans le fourneau, et porté rapidement à la fusion ; ce qui exige quatre à cinq heures.

Lorsque la fusion est complète, une forte proportion de cuivre est réduite par le charbon, et l’autre reste en dissolution dans le bain.

CUIVRE

On place alors dans la scorie des barres de fer convergentes vers la porte de travail, et maintenues horizontales et de champ , de manière à être couvertes d’une couche de matière fondue. Cette opération s’exécute facilement au moyen de cannelures ménagées par retraits de briques dans la paroi du fourneau opposée à la porte de travail. Le fourneau établi à Grenelle par MM. Rivot et Phillips recevait six barres pesant environ 40 kilogrammes et présentant une surface de 1000 centimètres carrés ; la quantité de scories correspondant à cette surface a varié de 200 à 220 kilogrammes. Pour éviter l’action oxydante des flammes du fourneau, la surface du bain était couverte d’un peu de houille menue.

Après une action de trois à quatre heures , on a enlevé les barres, et l’on a fait couler le cuivre et la scorie dans un bassin latéral. La teneur des scories finales ne dépassait pas 5 à 6 millièmes de cuivre. Le cuivre contenait moins de U millièmes de fer, et 2 ou 3 millièmes de soufre ; il se rapportait par sa qualité aux cuivres marchands.

La consommation du fer a varié , dans les expériences, de 3 à 6 kilogrammes. Elle dépend , du reste, de la quantité de scories sur laquelle on fait agir le fer.

Nous avons décrit ce procédé qui présente de l’intérêt au point de vue théorique , mais nous devons dire que la pratique ne s’est pas encore prononcée sur son importance réelle.

TRAITEMENT Dü CUIVRE CARBONATÊ PAR CÉMENTATION.

A Stadtberg ( en Westphalie), on soumet certains cuivres carbonates très pauvres à un traitement qui ne consomme qu’une petite quantité de combustible. Le minerai, débarrassé de sa gangue et du cuivre sulfuré qu’il contient, est soumis à faction de l’acide sulfurique en vapeurs ; cet acide est produit directement au moyen de l’acide sulfureux, provenant du grillage des pyrites ou de la blende qu’on traite dans la même usine. Les vapeurs acides transforment le carbonate de cuivre en sulfate ; on sépare ce sel par un lavage, et on le précipite par le fer métallique. Le cuivre de cément ainsi obtenu est lavé avec soin , et fondu dans un four à réverbère; on produit ainsi du cuivre noir presque pur, qu’il faut néanmoins soumettre au raffinage ordinaire pour l’amener à l’état de cuivre rosette.

URANIUM.

Équivalent : U = 750,00.

Historique.

Ce métal a été découvert en 1789 par Klaproth', dans le minéral qui porte le nom de pechblende. On lui donna d’abord le nom d ’urane. 11 fut examiné plus tard par MM. Arfvedson et Berzelius, et dans ces derniers temps par MM. Péligot et Ebelmen.

En 1823, M. Arfvedson crut avoir isolé l’urane métallique en réduisant par l’hydrogène l’oxyde vert d’urane. Mais en 18/10, M. Péligot démontra que le corps que l’on avait pris jusqu’alors pour de l’urane était une combinaison d’oxygène avec un métal qu’il nomma uranium.

C’est donc M. Péligot qui a obtenu, le premier, à l’état de pureté, le métal contenu dans la pechblende.

Propriétés.

L’uranium se présente avec l’aspect d’une poudre noire. Il est très combustible et brûle à une température peu élevée, avec une vive incandescence. H se conserve à l’air sans s’oxyder d’une manière apparente; il ne décompose pas l’eau à la température ordinaire, mais se dissout dans les acides étendus en dégageant de l’hydrogène, et produit alors des sels verts d’uranium.

Il s’unit au chlore et au soufre avec dégagement de chaleur.

Préparation.

On prépare l’uranium pur en chauffant légèrement dans un creuset de platine un mélange de deux parties environ de chlorure vert d’uranium et d’une partie de potassium ; i! se forme de l’uranium et du chlorure de potassium; on enlève ce chlorure par des lavages, et le métal reste pur.

COMBîN ASSOMS !>3E L’URAmüM AVEC l’OXYGÈME.

L’uranium forme avec l’oxygène les cinq composés suivants :

Sous-oxyde U403;

Autre sous-oxyde Composilion inconnue;

Protoxyde UO ;

Oxyde noir U40'’ = (U0)2,U203;

Oxyde vert U30* = U0,U203;

Peroxyde P203.

URANIUM.

SOUS-OXYDES D’URANIUM.

On connaît deux soux- oxydes d’uranium qui sont des composés peu stables.

Un de ces sous-oxydes s’obtient en versant de l’ammoniaque dans une dissolution de sous-clilorure d’uranium, U4C13 ; il se forme un précipité brun qui a pour composition U4Q3, et qui correspond au sous-chlorure.

Cet oxyde décompose l’eau, dégage l’hydrogène en s’appropriant l’oxygène, et se transforme en un corps verdâtre qui est un autre sous-oxyde, dont la composition n’a pu être déterminée. (M. Péligot.)

PROTOXYDE D’URANIUM. UO.

C’est cet oxyde qui avait été considéré d’abord comme de l’uranium métallique. On peut le préparer par différentes méthodes ; celle qui réussit le mieux consiste à réduire par l’hydrogène, dans un tube de verre et sous l’influence d’une chaleur rouge, l’oxalate jaune d’uranium.

Le protoxyde d’uranium ainsi préparé est pyrophorique ; il se transforme à l’air en oxyde noir; on peut l’obtenir cristallisé , et possédant un éclat métallique, en réduisant par l’hydrogène le chlorure double d’uranium et de potassium , ou simplement en soumettant ce chlorure double à la calcination.

L’hydrate de protoxyde d’uranium se prépare en décomposant par l’ammoniaque un sel vert d’uranium; il se précipite en flocons d’un brun rougeâtre. Il est soluble dans tous les acides et reproduit les sels verts d’uranium.

OXYDE NOIR D’URANIUM. U405 = (U0)2,U203.

r;' Cet oxyde s’obtient en laissant le protoxyde d’uranium s’oxyder à l’air. Calciné au rouge, il absorbe l’oxygène, et se transforme en oxyde vert; il est indécomposable par la chaleur, ne se combine pas intégralement avec les acides ; on doit le considérer comme une combinaison de protoxyde et de sesqui-oxyde d’uranium. (M. Péligot.)

C’est probablement à l’état d’oxyde noir que se trouve l’uranium dans la pechblende. (Ebelmen.)J

PEROXYDE D’URANIUM

OXYDE VERT D'URANIUM. U304 = UO,U2Os.

Cet oxyde prend naissance quand on chauffe dans l’oxygène ou à l’air l’uranium ou les oxydes précédents.

L’oxyde vert d’uranium peut se combiner intégralement avec l’acide sulfurique, et former un sel représenté par la formule suivante: L3G4,(S03)2 = (U0,S03),(U203,S03). (Ebelmen.)

(3e sei, chauffé avec un excès d’acide sulfurique, dégage de l’acide sulfureux, et se transforme en sulfate de sesqui-oxvde d’uranium.

PEROXYDE D’URANIUM.

Cet oxyde a été obtenu, tà l’état d’hydrate, en soumettant à l’action de l’air un précipité d’un brun violacé qui se produit en exposant à la lumière solaire une dissolution d’oxalate jaune d’uranium. Le sesquioxyde ainsi préparé a pour formule : U203,2H0. (Ebelmen.)

On a isolé un autre hydrate de peroxyde d’uranium, U203,H0, en traitant par l’alcool l’azotate d'uranium; la liqueur, évaporée à sec et reprise par l’eau, laisse comme résidu un précipité d’un beau jaune qui est l’hydrate U203,H0 (M. Malaguti). Le peroxyde d’uranium anhydre s’obtient en calcinant à 250°, au bain d’huile, l’azotate d’uranium. (M. Jacquelain.)

Cet oxyde est jaune, il est insoluble dans l'eau, très soluble dans les acides, et forme des dissolutions d’un beau jaune; chauffé à 100°, il perd la moitié de son eau ; vers 300°, il devient anhydre. Par une plus forte chaleur, il dégage une partie de son oxygène, et passe à l’état d’oxyde vert intermédiaire.

Le peroxyde d’uranium se combine avec un grand nombre de bases, et forme de véritables sels qui sont insolubles. Il paraît donc se comporter dans certains cas comme un acide métallique.

Cet oxyde présente plusieurs particularités remarquables dans ses combinaisons avec les acides.

L’acide chlorhydrique ne le transforme pas en sesquichlorure, mais en un composé représenté par la formule : U202,C1.

Il se combine avec tous les acides dans la proportion de 1 équivalent d’oxyde contre! équivalent d’acide. Ainsi, le sulfate, l’oxalate, l’azotate, ont pour formules :