GRISE

Silice solubic et silice insoluble.

Peroxyde de fer.

Oxydule de fer. .

Alumine .' . . .

Ac. phosphorique Ac. sulfurique. .

Ac. carbonique .

Eau

iliaH"'^''

Fer

Aluminium. . .

Caicinm ....

î\I;igncsium Silicium ....

Phosphore . . .

Soufre

Carbone ....

Graphite ....

Total ....

Total ....

Importance. — Ce minerai alimente , dans le Grand-Duché de Luxembourg, 5 hauts fourneaux au coke et 1 haut fourneau au charbon de bois à Eich, 4 hauts fourneaux au coke dont deux en activité à Dummeldange, 2 hauts fourneaux au coke à Hollerich, 2 hauts fourneaux au coke à Colmar, 1 haut fourneau au coke et 1 au charbon de bois à Steinford, mais il est probable que ce dernier haut fourneau n'est pas en activité. Le haut fourneau au bois d'Eich consomme aussi des alluvions d'Athus, du minerai d'Aumetz (France), du Nassau, etc. De Longwy à Nancy, il y a 68 hauts fourneaux au coke alimentés de minette, y compris ceux du Luxembourg.

Hauts fourneaux de Dummeldange et de Pont-à-Mousson comparés avec ceux de Seraing.

Seraing. Dummeldange. Pont-à-Mousson.

Hauteur des fourneaux 60 pieds ang. 42 pieds. 14 mètres

Largeur du ventre 16 ou 17 pieds. 16ou 17 pieds. 5">,40

Production par 24 heures (affinage) . 45 à 30,000 k. 43 à 30,000 k. 26 à 28,000 k. Durée de la descente des charges (affin.) 36 heures. 20 à 24 b. 12 heures.

y> (moulage). 48 « — —

Prix de 100 k. de fonte d'affinage à Seraing : pour rails, S fr. 7b ; fonte métisse, 6 fr. ; fonte n» 2, 6 fr. 75; fonte n° 3, 7 fr. 2S. A Dummeldange, la fonte métisse d'affinage, qui est un peu meilleure que la fonte métisse de Seraing, se vend b fr. bO à 6 fr.

Hauts fourneaux de Pont-à-Mousson. — Je vais rapporter quelques détails sur les hauts fourneaux de Pont-à-Mousson-sur-Moselle alimentés de minette, bien que ces hauts fourneaux ne puissent plus servir de modèles, tant à cause de la défectuosité de leur prise de gaz, qui est celle du Creusot et de Berg, qu'à cause de leur faible production. La descente des charges doit s'y faire en 12 heures de temps, pour qu'on puisse obtenir de la fonte blanche.

La fig. 7, pl. il, est le croquis d'un haut fourneau à Minette de Pont-à-Mousson, en France. Dans ce fourneau les charges se composent de 6S0 k. de coke, 1500 k. de minerai et 23 k. de castine. Rendement 32 ou 33 pour 100. La consommation de coke pour 1000 k. de fonte est de 1300 à 1360 k., et la production par 24 heures varie entre 14,000 et 13,000 k. de fonte grise de moulage n"' 1 et 2.

Dans un autre fourneau construit sur le même modèle, mais usé, car il est dans sa cinquième année de marche, les charges contiennent 1800 k. de minerai et 630 k. de coke, sans castine. On obtient 32 pour 100 de fonte d'affinage, mais le rendement s'élève à 34 ou 33 pour 100 quand on ajoute aux charges 20 à 30 k. de vieilles fontes, par exemple, des fontes de poche ou les grenailles qu'on ramasse dans le sable de la fonderie. Dans ce fourneau, la consommation de coke par 1000 k. de fonte varie entre 1100 et 1130 k. sans vieilles fontes, et entre 1000 et 1100 k. lorsqu'on ajoute de ces fontes. Production par 24 heures, de 26,000 à 28,000 k. de fonte.

Le fourneau qui marche à fonte grise a deux tuyères avec des buses de 0"',08, la température de l'air varie entre 300 et 400° C. et la pression du vent est de 0"',10 de mercure.

Le fourneau qui produit de la fonte blanche a deux tuyères avec des buses de 0'",11 de diamètre, la pression est de 0"',10 et la température de l'air est comprise entre 270 et 300° C.

Mokta-el-Madid (Algérie). — On compte maintenant fabriquer à Seraing même une partie au moins des fontes que l'on y consomme dans l'usine Ressemer, et à cet effet on utilisera les riches mines magnétiques qu'on tire d'Alger. Ces minerais contiennent 63 pour 100 de fer, un peu de chaux, de manganèse, et souvent si peu de soufre qu'ils n'ont besoin d'aucun grillage.

Nous avons déjà rapporté plus haut, p. 742, en partie, la composition de ces minerais déterminée par diverses analyses faites en 1867 et 1868 au laboratoire de Seraing. Voici quelques résultats qui complètent ces données : résidu insoluble dans l'acide hydrochlorique 2,63 pour 100, dont 2,23 de silice et 0,40 d'alumine ; alumine dissoute 0,23 ; FeO, 6,73; Fe^z, 83,23; oxyde de manganèse 3,30; soufre 0,02; phosphore 0,01 ; manganèse 2,30 déduit du nombre 3,30.

Le prix de ce minerai est, dit-on, de H ou 12 fr. par tonne à Roiia, de 20 fr. à Marseille et d'environ 32 fr. au Creuset, où l'on en consomme annuellement 60,000 tonnes. ASeraing, on doit avoir payé les 300 tonnes, qui composent le premier approvisionnement, à raison de 40 fr. la tonne. Quoique ce prix, qui subira sans doute une réduction par la suite, semble très-élevé, cependant si l'on considère la richesse et la pureté du

CIIAP. II. MINERAIS DE FER

minerai, on trouvera que la disproportion avec le prix des minerais consommés en grandes quantités dans les usines belges n'est pas trôsconsidcrable. En effet, les minerais d'Ourlhe, par exemple, qui ne rendent que 36 pour 100 de fer et exigent un lavage préalable, reviennent, rendus à Seraing, à un prix qui varie de 15 à 18 fr. la tonne. Les carbonates d'Alesmont doivent même être grillés.

Autres minerais étrangers riches et purs qu'on emploie pour fabriquer des fontes à acier. En France et en Angleterre, on fait maintenant venir de plusieurs pays lointains, tels qu'Alger, l'Ile d'Elbe, la Sardaigne et l'Espagne, des minerais remarquables par leur ricliesse et leur pureté, afin d'améliorer la qualité du fer et de l'acier pour les applications scabreuses (neiklich).

Le Creuset a acbeté récemment les minerais menus de l'ile d'Elbe que l'on rejetait auparavant sur les haldes. Sur le lieu d'extraction, le minerai d'Elbe, composé de fer oligisle presque pur et d'une teneur en fer de 58 à GO pour 100, se vend 6 fr. la tonne. Pctin, Gaudet et C'" extraient annuellement en Sardaigne 50,000 tonnes de fer magnétique contenant 62 pour 100 de métal. L'Angleterre tire des mines de Sommorostro de grandes quantités d'hématite rouge à 60 pour 100 de fer et, à ce que l'on rapporte, au prix de 7 fr. la tonne dans le port espagnol. — En Belgique, on emploie le minerai de Nassau (voir plus haut).

Namèche. — Morceaux enduits d'argile blanc-jaunâtre. Peu d'effervescence avec les acides. Bon essai avec 12 gr. de castine sur 20 gr. de mine.

Naninne. — Voir Bon innés.

Nessonvaux. — Un peu rougeâtre à la surface. Cassure jaune et terreuse. Ressemble beaucoup à des poudingues siliceux. Fossilifère. Fait peu d'effervescence avec les acides. Contient des traces de manganèse. Avec 1,5 gr. d'argile et 6 gr. de castine sur 20 gr. de mine crue, fonte blanche truitéc et laitier très-vitreux, améthiste.

Oneux. — Jaune terreux et menu. — 6 gr. de castine sur 20 gr. de mine crue donnent une fonte très-malléable et un laitier bien fondu. — A défaut du minerai d'Angleur, on emploie celui d'Oneux pour fontes fortes de moulage, dites fontes à canons, mais il est plus ealaminaire que ce dernier. Voir ci-dessous, Allures diverses.

Rallier. — Gros morceaux avec filets de quartz et lits argileux. Il y a probablement 12 pour 100 de Mn. — Le minerai traité au creuset sans addition donne une fonte argentine et un laitier bien vitreux. En ajoutant de la castine, on obtient une fonte grise très-cassante.

Rhisne. — Voir Boninnes.

Sl-Marc. — Poussière jaune-clair qui devient brun foncé par

APPENDICE

la calcinadon. — Avec 10 gr. de castiiie sur 20 gr. de mine le laitier ne fond plus. La fonte contient 0,84 pour 100 de soufre.

Vezin. — Brun à cliaud, rouge brique après le refroidissement. Contient 4,S0 pour 100 de FeO et 64,85 Fefiz. Donne par la voie volumimétrique 48,91 pour 100 de fer. — Fonte blanche, lamelleuse, un peu traitée, dure à la lime et cassante, mais devenant plus grise à mesure qu'on prend plus de castine. En mettant, sur 20 gr. démine crue, respectivement 1 gr.; l,b; 5 et 4 gr. de castine, on obtient un laitier brun et vitreux, blanc et opaque, gris bleuâtre, opaque et tombant en poussière, Avec plus de 4 gr. de castine, l'essai ne fond plus. — Voir Isne violet et Mélottes.

A Seraing, on met tout au plus moitié de Vezin dans les mélanges dont on alimente les hauts fourneaux pour affinage et l'on n'emploie pas plus de i/io de ce minerai pour moulage, parce qu'à plus forte dose, il donne des fontes de mauvaise qualité, bien qu'elles puissent présenter l'aspect de bonnes fontes, car le Vezin paraît trop riche pour moulage. En effet, on emploie en Angleterre des mélanges d'une richesse d'environ 25 pour 100 seulement pour les moulages de rare qualité que les anglais seuls savent fabriquer. On n'y aime pas les minerais riches pour moulage. Lorsqu'on fait usage du Vezin pour moulage, à la dose indiquée, on ajoute du fer carbonaté houiller pour appauvrir le mélange.

b) SCORIES DE FORGES.

Leur richesse en fer et leur abondance. — Une scorie de puddlage sur fonte blanche fer fort essayée au creuset brasqué a donné, à Montigny-sur-Sambre, 56 pour 100 de fonte et une autre scorie de puddlagcGO. Le mètre cube de ces scories pesait 1900 k. — Une scorie de réchauffage fer fort, dont le mètre cube pesait 1950 k., a donné 52 pour 100 de fonte. A Seraing, on traite des scories d'Ourthe d'anciens feux d'affînerie au charbon de bois qui sont moins riches, mais, à ce qu'il parait, plus pures que celles des forges à l'anglaise et dont les 1000 k. rendus à l'usine coûtent 10 fr.

Les scories de fours à puddler et à réchauffer, les battitures de marteaux, de presses et de cylindres, etc., constituent un minerai dont la richesse varie de 40 à 70 pour 100 et s'élève souvent au-delà par la quantité de métal à l'état de globules plus ou moins gros interposés dans la masse. 45 scories= (22 Fe + 6,3 0)+ 16,7 (SiO\APO'% etc.).

On estime que la proportion des scories produites par une usine s'élève de 50 à 40 pour 1 00 de la quantité de fers finis qu'elle fabrique et une usine qui fabrique toute la fonte qu'elle transforme en fer

CHAP. II. — MINERAIS DE FER

ne produit pas assez de scories pour qu'elle ne puisse les passer dans SCS liauls fourneaux sans en changer l'allure.

Moyens essayés en mie d'augmenter la rédmtibilUé des scories. — Les scories Irès-divisées sont réductibles au rouge peu intense par le charbon, comme on peut s'en convaincre en les chauffant lentement ou à feu modéré et longtemps dans un creuset brasqué : on obtient ainsi, sans aucune addition quelconque, un culot de fonte très-peu siliceuse, car ce n'est qu'à une très-haute température que la silice se réduit en présence du charbon et du fer et que la fonte se charge de silicium.

Employées dans leur état ordinaire, les scories sont trop compactes et en morceaux trop gros pour se réduire promptement : elles atteignent, sans se réduire, une assez grande profondeur dans le haut fourneau : là, elles sont fondues, elles peuvent en partie échapper à la réduction, et comme la température y est très-élevée, la silice peut se réduire et céder son silicium à la fonte ; aussi la fonte et le laitier prennent un aspect froid, la qualité de la fonte diminue, son grain se resserre et la paroi interne du haut fourneau s'use plus rapidement.

On a proposé de former un mélange intime de scories pulvérisées et de houille, de carboniser le mélange dans un four à coke, comme la houille ordinaire, et d'introduire le coke ainsi obtenu avec du minerai et du fondant dans le haut fourneau.

Comme la chaux non éteinte décompose les silicates pendant qu'elle se délite dans l'eau, on a proposé encore de mélanger les scories pulvérisées avec de la chaux et de l'argile, de façonner la pâte en boulettes ou en briques, d'exposer celles-ci à l'air pour les sécher et de traiter les produits dans le haut fourneau. Pour chasser le soufre, le phosphore et l'arsenic, on ajoutait du sel marin à l'eau employée.

L'impossibilité de diviser convenablement les scories, dans la pratique en grand, a rendu ces moyens imparfaits et les a fait abandonner.

Le grillage. — > On a mieux réussi en diminuant la cohésion des scories par le grillage suivi d'une longue exposition à l'air. A Seraing, on arrase le sol sur une surface de grandeur convenable, par exemple, sur un quarré de 30 à iO mètres de côté, et sur cette aire, on forme avec de gros morceaux de scories placés à sec des carneaux de 7 ou 8 pouces de haut et autant de large, disposés parallèlement entre eux, à la distance de 10 mètres au plus et prolongés d'un bout ou côté de l'aire au côté opposé. Ensuite on construit le tas en mettant d'abord sur l'aire une couche de matières essentiellement formées d'escarbilles de coke qu'on extrait du cendrier des fours de la forge, puis une couche de scories d'environ un mètre de hauteur, ensuite successivement un demi-pied des mêmes escarbilles et un mètre de scories. En élevant cette

APPENDICE

meule, on ménage sur les carneaux horizontaux, à la distance de 8 à 10 mètres les unes des autres, des cheminées verticales de la même section que les carneaux et maçonnées comme eux avec de gros morceaux de scories placés à sec.

Les matériaux arrivent sur les tas au moyen de waggons sur des chemins de fer dont l'extrémité est à rails mobiles ou susceptible d'être déplacée selon l'endroit du déversoir. Quelquefois on mélange avec les scories divers minerais carbonatés,tels que ceux de Mélottes,d'Ahin, etc. On met le feu au tas en faisant brûler du bois et de la houille à l'entrée des carneaux et en jetant des combustibles enflammés dans les cheminées qui ne dépassent pas la hauteur du tas. Dès qu'il y a apparence que le feu se maintiendra, on bouche les cheminées avec des cendres. La cuisson dure deux mois au moins. Après quoi les scories peuvent servir à l'alimentation des hauts fourneaux.

Dans quelle proportion peut-on employer les scories. — La proportion des scories ainsi grillées qu'il est possible d'introduire régulièrement dans le haut fourneau est de 30 à 40 pour 100 de la charge de mine. Avec 50 pour 100 de scories, un fourneau de Seraing n'a pas tardé à se déranger. La consommation de coke, par tonne de fonte, ne change pas sensiblement à la dose ordinaire de scories : elle est de 1 k. par 1 k. de fonte, comme pour les minerais ordinaires ; et en bonne allure, les laitiers, quoique foncés en couleur, ne renferment cependant guère plus de 1 à 1,5 pour 100 de protoxyde de fer.

Avantages des scories. — C'est en grande partie l'emploi des scories à fortes doses qui a permis d'augmenter considérablement la production des hauts fourneaux et de la porter en moyenne à 50,000 k. par 24 heures et par fourneau ; car les scories ont élevé la richesse des charges de mine à 40 pour 100, de 30 quelle avait été au minerai seul.

Contrairement à l'opinion généralement admise, Forey (Rev. univ., 1865, p. 495) pense que les scories n'augmentent- pas la proportion de silicium dans la fonte, et il cite à l'appui de cette opinion une fonte préparée avec des scories seules et de la castine et qui ne renfermait pas plus de silicium que la fonte ordinaire de la même couleur. Selon le même, la teneur en silicium des fontes au coke dépend de leur couleur : plus elles sont noires, plus elles sont siliceuses ; plus elles sont blanches, moins elles contiennent de silicium. C'est le contraire pour le soufre. Or, les fontes qu'on fabrique au moyen des scories sont généralement blanches. Quant au phosphore des scories, il passe en entier dans la fonte.

Les fontes obtenues avec les scories à fortes doses donnent un fer métis très-convenable pour bourrelets de rails, car ce fer est grenu, dur,

CHAP. II. MINERAIS DE FER

compacte, facile à souder cl à travailler, pourvu qu on le ménage au commencement de la compression ou du battage. Autrement il se comporte comme un fer sec et tombe en pièces. Cette qualité de fer est devenue presqu'un besoin pour la fabrication des rails. Indépendamment des scories, on fait entrer dans le lit de fusion qui donne la fonte convenable pour l'application dont il s'agit des quantités assez grandes de Minette et de mine de Melottes. Le puddlage de cette fonte s'effectue dans des fours sans mine et à autels rafraîchis par de l'eau ; il n'exige que 60 de charbon pour 100 de fer ébauché, et l'on fait 9 charges par 12 heures.

L'imites de leur emploi. — D'après ce qui précède, on conçoit que les usines qui se livrent à la fabrication des fontes et des fers de qualité supérieure doivent renoncer à introduire des scories dans leur lit de fusion. De même, on doit exclure les scories lorsqu'on veut obtenir des fontes grises ou des fontes fortes de moulage, l'effet des scories étant de blanchir la fonte et de la rendre cassante. Toutefois, ces remarques ne s'appliquent pas aux scories obtenues de fontes et de fers d'élite, comme nous allons le voir.

Emploi des scories seules ou sans minerais. — Depuis plusieurs années, on remarque dans le Staffordshire, entre Scheffîeld et Birmingham, des hauts fourneaux alimentés de scories sans addition de minerai proprement dit. A cet effet, on mélange les scories bocardées avec une quantité convenable de chaux non éteinte, on ajoute assez de poussière de charbon pour la réduction de l'oxyde ferreux des scories, on arrose la masse avec de l'eau et, après l'avoir transformée en une bouillie homogène par agitation, on l'étend sur le sol en une couche de quelques pouces d'épaisseur. Après le durcissement, la masse cassée en morceaux, se charge immédiatement dans le haut fourneau. Abstraction faite de la poussière de charbon employée pour le mélange, on consomme 1S,8 pieds cubes ou 126 livres de charbon de bois pour un quintal de fonte (poids et mesures d'Allemagne). La fonte obtenue est grise. On la traite généralement dans l'appareil Bessemer pour lequel elle est très-recherchée. Toutefois, la meilleure qualité d'acier exige, pour sa fabrication, l'emploi de fontes provenant exclusivement de scories de réchauffage, attendu que les scories de puddlage renferment trop de phosphore. Évidemment il n'est ici question que des bonnes scories obtenues de fontes et de fers à acier.

En Belgique, il avait été pris, il y a environ douze ans, un brevet pour un procédé analogue d'utiliser les scories de forges, seulement on remplaçait par de Targile la poussière de charbon, dont on ne comprend guère l'utilité, et on façonnait le mélange immédiatement en boulettes.

APPENDICE

Selon M. Slyffe (Bericht ûber die neuesten Fortschrilte im Huettenwesen, 1868), le procédé anglais décrit plus haut est également adopté depuis plusieurs années au haut fourneau de Missling, en Styrie.

Manque de fusibilité des minerais titanifères. — La cause du manque de fusibilité des minerais qui contiennent de l'oxyde de titane n'est pas encore bien déterminée. On sait que l'addition de quelques centièmes de fer titané au mélange ordinaire dont on alimente les hauts fourneaux rend la fusion très-difficile. Cependant, on a réussi, dit-on, en Norwége à fondre du fer titané pur, en composant le mélange de manière à produire un laitier contenant du titanate de chaux et du silicate de chaux dans un rapport convenable. Voici quelques conjectures auxquelles on est réduit pour expliquer la qualité réfractaire que l'oxyde de titane communique aux minerais de fer. Lorsqu'il y a du titane, il se produit, dans la partie inférieure du fourneau, du TiCy^ -f- STiWa, à la place du cyanure de potassium, dont l'action est très-avantageuse pour la carburation du fer ; il en résulte, par conséquent, une fonte moins carburée ou moins fusible. — La combinaison TiCy^ -\- ùTi^N«. se dissout dans la fonte grise, ce qui la rendrait réfractaire. Pendant le refroidissement une partie de cette combinaison se sépare de la fonte et apparaît dans la masse sous la forme de petits globules. — Ces explications se rapportent, comme on voit, à une influence sur la fonte et non à une modification dans la fusibilité du laitier.