I. — Les minerais

Nous distinguerons les minerais de fer proprement dits et les minerais spéciaux.

A. — Minerais de fer proprement dits, — Les minerais peuvent être classés et subdivisés de bien des manières. Nous donnons plus loin et pour mémoire une de leurs classifications.

i4 MÉTALLURGIE DU FEB

D'une manière générale, la couleur des minerais de fer varie du foncé au clair en allant des oxydes aux sels. (Voir plus loin la classification).

B. — Propriétés générales des minerais de fer. — Les seuls minerais de fer couramment employés sont les minerais oxydés.

Les qualités des minerais, leur teneur, dépendent beaucoup de la nature ou de la proportion des gangues ou des matières étrangères qui peuvent y être mélangées.

a) Richesse et pureté. — Au point de vue industriel, on peut considérer comme riches les minerais contenant de 55 à 70 0/0 de fer ; comme moyens ceux qui contiennent de 30 à 55 0/0 de fer. Quand la proportion de fer est inférieure à 30 0/0, ils sont dits pauvres, et audessous de 20 0/0 environ, ils ne peuvent plus être traités.

Les minerais purs sont ceux qui ne contiennent que peu ou point de soufre et de phosphore.

Le manganèse, qui accompagne souvent le fer, augmente la valeur des minerais : nous verrons dans la suite quel rôle important joue ce métal dans la métallurgie du fer.

Le tungstène, le chrome, etc.. sont utiles quand on veut incorporer ces corps aux aciers, mais il faut alors rechercher des minerais spéciaux pour les avoir en quantité suffisante.

h) Fusibilité et réductibilité. — Les corps constituant la gangue du minerai sont le plus ordinairement la silice, Fargile, le carbonate de chaux. Suivant la plus ou moins grande proportion de Tun de ces trois corps, le minerai est dit siliceux, argileux ou calcaire. La gangue dans ce cas est dite simple.

La gangue est dite complexe quand plusieurs des corps précédents : silice, alumine ou carbonate de chaux s'y trouvent en quantités comparables.

Les gangues simples sont infusibles par elles-mêmes, les gangues complexes sont plus fusibles. En tous cas, pour en obtenir la fusion, l'usage de corps spéciaux d'addition est nécessaire.

Ces corps sont dits fondants.

On appelle doux les minerais qui se réduisent aisément ; ils comprennent les minerais poreux, à l'état fragmentaire, hydratés et surtout carbonates, après qu'ils ont subi la calcination.

On appelle durs les minerais dont le fer est plus difficile à extraire ;

ils comprennent les minerais compacts, en gros morceaux, les siliciés, etc

C. — Minerais spéciaux. — On a souvent besoin en sidérurgie, pour , des motifs que nous expliquerons plus tard, d'introduire à côté du fer dans les fontes ou dans les aciers des corps qui leur communiqueront des propriétés spéciales ou qui transformeront ces métaux en réactifs, nécessaires ou utiles y dans les procédés d'élaboration.

Ces corps sont le manganèse, le chrome, le nickel, le tungstène, etc...

Un certain nombre de minerais de fer contiennent ces corps en plus ou moins grande proportion, tout en étant principalement riches en fer. Quand les proportions sont renversées ou comparables ; c'est-àdire quand les minerais sont plus riches en manganèse, chrome, etc... qu'en fer, ou à teneurs à peu près égales, ils prennent le nom de minerais spéciaux.

a) Minerais de manganèse. — Ces minerais sont très pauvres en fer et très riches en manganèse, ou contiennent à peu près parties égales de manganèse et de fer.

Le minerai de Romanèche peut être considéré comme un type de minerai riche en manganèse, il a comme apport métallique (abstraction faite de la gangue) 3 0/0 de fer et 42 0/0 de manganèse.

Les minerais de manganèse riches peuvent donner une fonte de plus de 20 0/0 de manganèse, les moyens donnent des fontes ne pouvant en contenir que 8 à 20 0/0.

Le minerai de Carthagène peut être considéré comme un type de minerai moyen ; il donne comme apport métallique (abstraction faite de la gangue) 20 0/0 de fer et 27 0/0 de manganèse, etc...

b) Minerais de chrome. — Le minerai de chrome ou fer chromé des minéralogistes n'est autre chose que du sesquioxyde de chrome associé à du protoxyde de fer. Si Ton fait abstraction des gangues, la formule chimique de ce minerai n'est autre que celle de l'oxyde magnétique (Fe0,Fe*O) dans laquelle Fe^O^ est remplacé par Cr*0^soit FeO,Cr«03 ou MH)* ; M désignant la somme de l'apport métallique constitué par le fer et par le chrome.

Nous verrons dans la suite que ce minerai sert non seulement à être traité dans les appareils réducteurs pour céder le chrome à la fonte de fer, mais encore à constituer le revêtement de certains fours d'élaboration d'acier parce que, d'une part il est très réfractaire et que d'autre

16 MÉTALLUHGIR DIT FKU

part, il ne constitue pas un obstacle à TéUmination de certains corps dont la présence serait nuisible dans les aciers.

Le fer chromé se trouve en assez grande abondance en Grèce et dans les monts Oural.

c) Minerais de tungstène. — Le principal minerai de tungstène est le wolfram : c'est un tungstate double de manganèse et de fer qu'on exploite en France, près de Limoges.

Ce wolfram de Limoges contient :

FeO — 19,19 MnO — 4,48 MgO — 0,80 WO^ — 76,20

d) Minerais de nickel, — Le principal minerai de nickel est Thydrosilicate magnésien, dont on trouve des gisements abondants en Nouvelle-Calédonie.

Il faut citer également le minerai du Canada (province d'Ontario) ; il cxDntient le nickel en association avec la pyrite de fer magnétique, accompagné de cuivre à l'état de chalcopyrite. Nous ne citons ces minerais que pour mémoire, car le nickel ne s'utilise généralement pas . à l'état de fonte dans les divers procédés sidérurgiques, mais à l'état plus ou moins pur. La fabrication desfonles nickelifères est aujourd'hui abandonnée à cause de la difficulté qu'on éprouve à les débarrasser, dans le traitement ultérieur, du soufre qu'elles retiennent toujours en proportion plus ou moins grande.

é) Minerais de silicium, — Ces minerais, qui font partie des minerais de fer cités plus haut, sont caractérisés par ce fait qu'ils contiennent de la silice libre ; cette silice à l'état libre pouvant être réduite dans les appareils réducteurs, grâce à une haute température et en présence de certains corps favorisant cette réduction.

En résuméy concurremment avec les principaux minerais de fer s'emploient aussi des minerais spéciaux, véhicules de corps tels que le manganèse, le silicium, le chrome, le tungstène, etc.. donnant aux métaux dérivés du fer des propriétés spéciales ou favorisant des réactions nécessaires pour obtenir ces métaux eux-mêmes.

D. -^ Généralités sur le traitement préliminaire des minerais. — Nous nous contenterons d'énumérersommaircment les principales opé-

NOTIONS PRÉLIMlNAtRES 17

rations préliminaires auxquelles sontsoumis les minerais avant qu'on les réduise.

a) Lavage et cassage. — Les minerais à gangue argileuse sont souvent débourbés, c'est-à-dire débarrassés de la plus grande partie de / ^ l'argile qu'ils contiennent, en la délayant dans des appareils spéciaux.

Quand les minerais sont en trop gros morceaux, on les casse afin de faciliter plus tard leur réduction au haut-fourneau.

b) Grillage. — Les travaux de MM. les professeurs Jordan et Wedding ont mis en lumière les avantages résultant du grillage des minerais dans certains cas particuliers que nous examinerons lors de l'étude du haut-fourneau ; car, en général, presque tous les minerais de fer subissent le traitement réducteur tels qu'ils sortent de la mine.

Pour griller les minerais on les chauffe lentement au rouge à température assez modérée et dans une atmosphère légèrement oxydante ; on les place en tas à cet effet dans des fours spéciaux chauffés à la houille ou au gaz. Ces fours sont du genre « fours à cuve » pour les minerais en morceaux ou en grains ou des fours en zig-zag pour les poussières.

Dans le cas où l'on veut exploiter des minerais sulfureux le grillage est avantageux car il élimine une partie du soufre. En général, le grillage a simplement pour but de changer la condition physique ou chimique du minerai.

Le grillage rend les minerais moins compacts, augmentant leur porosité et les rendant ainsi plus aptes à subir l'action réductrice des gaz au haut^fourneau. C'est surtout au point de vue des changements d'état chimique que cette opération est. avantageuse ; ainsi qu'on l'expliquera en détail lors de l'étude de l'élaboration de la fonte. La chaleur agit en chassant l'eau d'hydratation des minerais, l'acide carbonique des carbonates et en modifiant le degré d'oxydation, ce qui peut procurer un oxyde plus économiquement réductible.

Enfin, le grillage a souvent pour but non plus de préparer un traitement ultérieur plus économique, mais de séparer l'oxyde de fer du minerai d'une gangue trop abondante ou trop riche en éléments nuisibles. Après un concassage réduisant le minerai en grains assez fins, on procède à un grillage conduit de telle sorte que l'oxyde ainsi produit soit magnétique. L'emploi d'aimants puissants, à l'aide de dispositifs que nous ne saurions décrire, permet d'opérer la séparation de l'oxyde de fer et de la gangue.

Classification des minerais de fer (pour mémoire).