MÉTALLURGIE BU PLOMB
Le plomb est un métal dont l’extraction remonte à la plus haute antiquité.
Le minerai dont on le retire en général est le sulfure de plomb [galène). La galène est souvent mêlée ou combinée avec des minerais d’argent ; dans ce cas , pendant la réduction du minerai, tout l’argent passe dans le plomb, et on le sépare ensuite par des procédés qui seront décrits plus loin.
Les gangues ou les minerais qui sont le plus souvent mêlés à la galène sont le quartz, le sulfate de baryte, îe spath fluor, la pyrite pure ou arsenicale et la blende.
Avant d’entrer dans les détails de la métallurgie du plomb, nous rappellerons quelques-unes des propriétés du sulfure, du sulfate et de l’oxyde de plomb :
l°Le sulfure de plomb, grillé au contact de l’air, se transforme en sulfate de plomb qui est indécomposable par la chaleur : PbS -f O4 = Pb0,S03
2° Trois équivalents de sulfate de plomb et 1 équivalent de sulfure
PLOMB
produisent , sous l’influence de la chaleur, de l’oxyde de plomb et de l’acide sulfureux': 3(Pb0,S03) -f PbS = 4PbO -h £S02.
3° Le sulfure de plomb est décomposé, à l’aide de la chaleur, par le sulfate de plomb, et donne de l’acide sulfureux et du plomb métallique: PbO,S03 + PbS = 2Pb + 2S02.
4° L’oxyde de plomb est réduit par le sulfure de plomb : PbS -f- 2PbO = 3Pb + SO2.
5° Le sulfure de plomb en excès, chauffé avec du sulfate de plomb, forme un sous-sulfure de plomb qui, porté à une température modérée, se transforme en plomb métallique et en protosulfure de plomb.
6° Le sulfure de plomb est décomposé par le fer à une température élevée, et donne du sulfure de fer et du plomb métallique.
7° L’oxyde de plomb est réduit par le charbon et donne du plomb métallique.
Les faits que nous venons de rappeler simplifient beaucoup la théorie de la métallurgie du plomb. On voit, en effet, que l’on peut retirer le plomb de la galène : 1° en la grillant et en faisant réagir le sulfate et l’oxyde de plomb sur le sulfure ; 2° en réduisant par le charbon l’oxyde de plomb provenant du grillage ; 3° en décomposant le sulfure de plomb par le fer. Les différentes méthodes de traitement des minerais de plomb peuvent être ramenées à trois classes qui sont précisément fondées sur ces trois réactions.
1° Traitement de la galène par réaction au four à réverbère.
La galène est d’abord séparée mécaniquement de la gangue qu’elle contient ; on obtient alors du minerai en gros morceaux, et de la galène en poudre qui porte le nom de schlich.
Elle est soumise ensuite à un grillage qui la transforme partiellement en oxyde et en sulfate de plomb ; ces deux corps sont mélangés autant que possible avec du sulfure non grillé , afin de produire du plomb métallique , comme l’expriment les équations que nous avons posées ci-dessus.
La réduction s’exécute dans un four à réverbère dont nous donnons le dessin (pi. XXXVI, fig. 3 et U).
Lorsque le bassin se trouve suffisamment plein, on fait la première coulée en enlevant un tampon d’argile qui laisse arriver dans un bassin de réception le mélange de plomb et de mattes.
Les mattes sont principalement formées de sous-sulfure de plomb ; elles sont plus légères que le plomb, et se réunissent à la surface du bain métallique ; on enlève ces mattes et on les reporte dans le four à réverbère, où elles se transforment par l’action de la chaleur en plomb métallique et en protosulfure de plomb.
Dans la première partie de l’opération que nous venons de décrire, on
METALLURGIE DU PLOMB,
retire plus de la moitié du plomb contenu dans la galène ; on procède ensuite à l’opération qui porte le nom de ressuage. Cette opération s’exécute encore dans le four à réverbère, mais en présence d’une certaine quantité de charbon que l’on ajoute à la niasse : elle a pour but de produire une nouvelle proportion de sulfate et, par suite, de plomb métallique, et surtout de réduire au moyen du charbon l’oxyde de plomb qui s’est formé.
En Angleterre , le traitement de la galène s’exécute aussi dans des fours à réverbère ; on ajoute seulement au minerai du fluorure de calcium qui peut déterminer la fusion des sulfates de chaux et de baryte contenus dans la gangue, et faciliter la réduction du sulfate de plomb. (M. Berthier.)
Le traitement de la galène au fourneau écossais ( sorte de fourneau à manche extrêmement bas) est fondé sur le même principe. On emploie un combustible poreux qui est ordinairement la tourbe ; le courant d’air qui traverse le fourneau est très oxydant. L’oxyde et le sulfate formés réagissent sur le sulfure, et produisent du plomb qui se sépare par liquation. On facilite souvent la réaction par un grillage préalable du minerai.
2° Traitement de la galène par grillage et réduction de Voxyde par le charbon 9
au fourneau à manche.
On réduit souvent la galène dans des fourneaux à manche ; mais alors le minerai doit avoir été préalablement grillé aussi complètement que possible. Le fourneau à manche, produisant une température plus élevée que le four à réverbère, permet de traiter des minerais qui sont moins riches en plomb ; comme la fusion est plus rapide, le minerai grillé que l’on destine au fourneau à manche doit renfermer peu de sulfate de
C’est aussi toujours dans des fourneaux à manche que l’on repasse les crasses provenant du traitement des minerais de plomb au four à réverbère.
3° Traitement de la galène par le fer.
Ce procédé consiste à réduire la galène par le fer dans des tourneaux à manche, des demi-hauts fourneaux, ou même de véritables hauts fourneaux chauffés au coke.
Les minerais sont fondus avec 12 ou iU pour 100 de fonte de fer en grenailles , 12 de scories de forge et 36 de scories pures provenant d’une fonte précédente.
If Traitement mixte de la galerie.
La réduction de la galène par le fer est presque toujours appliquée à des minerais qui contiennent des sulfures d’argent, de cuivre et de zinc.
plomb.
Cette circonstance complique beaucoup F opération ; on est obligé d’avoir recours a un procédé mixte , qui consiste à employer moins de ter qu’il n’en faudrait pour revivifier tout le plomb ; on retire seulement une partie du plomb contenu dans la galène, et l’on obtient des mélanges de sulfures qui portent le nom de mottes.
Ces mattes sont ensuite soumises à des grillages successifs, et donnent naissance à de l’oxyde et à du sulfate de plomb, qui, en réagissant sur le sullure de plomb, produisent une nouvelle quantité de plomb métallique : on finit ainsi par enlever presque tout le plomb du minerai et par concentrer le cuivre dans les mattes : celles-ci sont traitées à part pour cuivre noir .
On obtient ainsi un plomb argentifère qui porte le nom de plomb d œuvre , et que l’on traite par des procédés qui seront décrits en parlant de la métallurgie de l’argent.
Lorsque les minerais sont riches en argent, on les réduit en général par le charbon, après un grillage complet. On obtient, il est vrai, moins de plomb que par l’addition du fer ; mais il ne se forme pas de mattes, qui sont toujours assez riches en argent, et dont une portion notable reste disséminée dans les scories.
BISMUTH
Équivalent : Bi == 1330,38.
Le bismuth est d’un blanc gris un peu rougeâtre; il est cassant et facile à réduire en poudre. Sa structure est lamelleuse ; il cristallise avec une grande facilité, et forme des trémies pyramidales qui dérivent du cube. Ces cristaux sont ordinairement recouverts à leur surface d’une couche très mince d’oxyde, qui donne au métal de belles teintes rouges, bleues et vertes.
Pour faire cristalliser le bismuth, on le fond d’abord à une douce chaleui , on le laisse refroidir, et lorsque la masse se recouvre d’une pellicule de métal solidifié, on décante la partie intérieure qui est encore liquide : on trouve au fond du vase où la fusion a été opérée des cristaux de bismuth. La cristallisation n’est belle et régulière que lorsque le bismuth est pur, et que surtout il ne contient pas d’arsenic.
On obtient des cristallisations de bismuth volumineuses et d’une grande régularité, en maintenant d’abord pendant plusieurs heures le bismuth en fusion avec une petite quantité de nitre et à une température telle, que ce sel dégage lentement de l’oxygène. On reconnaît que la fusion a été suffisamment prolongée quand quelques grammes de métal, essayés à part, se recouvrent par l’agitation d’une couche verte ou d’un jaune d’or ; si la surface du métal devient rouge, violette ou bleue, c’est que la purification n’est pas terminée : il faut alors continuer la fusion. (M. Quesneville.)
Le métal est ensuite coulé dans un creuset de terre préalablement chauffé, qu’on recouvre d’une plaque de tôle sur laquelle on met quelques charbons allumés pour éviter que le bismuth ne se refroidisse trop rapidement. Quand une grande partie du métal s’est solidifiée, on perce avec un charbon rouge la couche qui s’est formée près du contour du creuset, et 1 on décante la partie liquide. On trouve dans le creuset des cristaux irisés des plus belles couleurs, et qui ont souvent plus de 2 ou 3 centimètres de longueur.
La densité du bismuth est égale à 9,799. Lorsqu’on soumet le bismuth à des pressions croissantes, équivalentes à50 000,75000 etl00 000 kilogrammes, la densité de ce métal diminue et devient successivement : 9,779; 9,665; 9,556. (MM. Scheerer et Marchand.)
Le bismuth entre en fusion à la température de 2â7°. Ce métal présente la propriété de se dilater beaucoup, au moment de sa solidification. Il est sensiblement volatil ; quand on le chauffe à la température de 30° du pyiomèhe, il répand d abondantes vapeurs : on peut même le distiller
BISMUTH
en vases clos, mais il faut le soumettre alors à une chaleur extrêmement forte.
Le bismuth ne s’oxyde pas dans l’air sec, à la température ordinaire, mais se ternit dans l’air humide. Chauffé au contact de l’air, il se transforme rapidement en oxyde. Le bismuth, conservé dans l’eau au contact de l’air, se recouvre d’une couche irisée ; et si l’acide carbonique intervient, il se produit des paillettes blanches de sous-carbonate de bismuth.
Les acides chlorhydrique et sulfurique étendus n’agissent que très lentement sur le bismuth; l’acide sulfurique le dissout à chaud en dégageant de l’acide sulfureux.
L’acide azotique et l’eau régale l’attaquent avec vivacité. Le dissolvant ordinaire du bismuth est l’acide azotique.
Chauffé avec un mélange de nitre et de chlorate de potasse, le bismuth s’oxyde et détone violemment.
Préparation du Msmutii pur*
Le bismuth du commerce n’est jamais pur; il contient toujours du soufre, de l’arsenic, du plomb, de l’argent, etc.
Pour lui enlever le soufre et l’arsenic, on le fait fondre dans un creuset de terre avec le dixième de son poids de nitre; l’arsenic et le soufre s’acidifient et forment des sulfates et des arséniates de potasse qui peuvent être enlevés par l’eau. Après cette opération, le bismuth contient encore du plomb et de l’argent; on sépare ces deux métaux par voie humide, en faisant dissoudre le bismuth dans un acide, et en précipitant l’argent par l’acide chlorhydrique, et le plomb par l’acide sulfurique. L’oxyde de bismuth est ensuite précipité de sa dissolution par la potasse, et réduit par le charbon .
On pourrait encore éliminer l’argent au moyen de la coupellation.
