ANALYSE
BB
QUBLQIÎB8 PRODUITS DES USINES k PLOMB D ▲HCLETEIIIE; PRÉPiRitlON DE DIVERSES OOMBIKâlSORS SAUl»
ET fusibles; Pàt M. P. BERTHIER.
MM. Coste et Perdonnet ayant dépose à VÈeoiià des Mines une très belle collection métallurgique» relative au traitement des minerais de plomb » qu'ils ont recueillie dans le voyage qu'ils vienneDt de faire en Angleterre, je me suis empressé d'examiner cette collection pour Ih comparer a celles qui proviennent des usines du continent. Je vais faire connaître la composition des produits qai m'ont présenté quelque chose de particulier. G>mme parmi ces produits il y en a quelques-uns qui sont très fusibles, et qui renferment des élémens qu'on n'avait pas encore rencontrés coinbinés entre eux, j'ai été conduit, pour me rendre compte de leur fusibilité , à faire un assez grand nombre d'expériences synthétiques sur les combinaisons des fluorures , chlorures et sulfures avec différens sels : je décrirai sommairement ces exiriences , qui , indépendamment de l'intérêt
Moor.
EN ANGLETERRE. 65j
scientifique qu'elles me semblent offrir, pourront contribuer à perfectionner la métallurgie et la docimasie.
^ Le minerai d'Âlston'Moor est de la galène me- Aittonlee d'un peu de blende et de carbonate de plomb. Après qu'on l'a grillé, on le fond au fourneau écossais, et l'on repasse au fourneau à manche les crasses qui proviennent de ce premier travail. Les scories qui s'écoulent de ce fourneau sont compactes , d'un noir métalloïde comme les scories de forges y homogènes, grenues ^ à grains fins cristallins et brillans, très fortement magnétiques. L'acide muriatique les attaque très facilement. Elles sont composées de :
Silice 0,285
Protoxide de fer. . . o , 25o
Chaux o , 240
Oxide de zinc o, 106
Alumine 0,070
Oxide de plomb. . . o , o3o
Magnésie. trace.
Elles fondent très bien au creuset brasqué avec addition de o, 16 de quartz , et produisent un verre transparent, de couleur un peu enfumée, recouvert de grosses grenailles de fonte.
A Alston-Moor, on fait passer les fumées de tous les fourneaux dans une longue cheminée, sur les parois de laquelle les poussières et toutes II. 42
658 FABKICiTION DU PLOMB
les matières oondeosables se déposent. On reaieiDe ces matières de temps à autre ; à Tentrëe de la cheminée , près des fourneaux , elles sont fortement aj|[glomérées , et forment des masses criblées de carités arrondies , très pesantes , à cassure unie, mate, dnn gris clair nuancé de jaun&tre et de rougeàtre. Elles sont composées de :
Sulfate de plomb... o,656
Oxide de plomb.... 0,102
Oxide de zinc 0,1 38
Oxide de fer Oyo34
Silice et alumine.... Oyo56
Sulfure de plomb. .. 0,014
I|ÔOO
Elles ont dû être dans un état de mollesse voisin de la liquidité.
Il se forme un composé analogue à l'entrée des cheminées des fourneaux à réverbère de Conflans en Savoie , dans lesquels on traite de la galène à peu près pure. Un échantillon, recueilli il y a deux ans y et qui était compacte, jaunâtre , opaque et à cassure unie un peu luisante, a donné, à l'analyse :
Sulfate de plomb. o ,3qo
Oxîde de plomb 0,4^
Silice , alumine , chaux , oxide de Ctr. ... 0,1^4
|Lo iulfiile de plomb provient du sulfure vola-
tilisé, qui se brûle dans l'air. Ce sulfate ne se fondrait pas dans les cbeminées s'il était pur, car la chaleur blanche est à peine suffisante pour te ramollir; mais sa fusion est, sans aucun doute, déterminée dans cette circonstance par son mélange avec l'oxide de plomb. En effet , j'ai trouvé , par expérience, qu'il ne faut qu'une très petite quantité de cet oxide pour donner une très grande ftisibililé au sulfate de plomb. J'ai essayé les mélanges suivans ;
Suif. d<! plomb. . 37', gi — aat. 37',93 — 4^'- 37»,gi — 8at.
Litliarge i3 ,96 — i 6 ,91 — 1 3 ,49 — '
Ils sont devenus tous les trois aussi liquides que de l'eau au blanc naissant, et ils ont produit des émaux blancË, translucides, à cassure plus ou moins cristalline; l'émail du premier mélange avait une structure décidément fibreuse, et l'on voj'ail même dans les cavités quelques petits cristaux transparens. Lorsqu'on emploie la litharge dans la proportion de i atome 27,89 pour 1 atome de sulfate de plomb 57,91 , il se forme un soussulfate extiêmement fusible, incolore, et qui a une grande tendance à cristalliser; de telle sorte que quand on le fait refroidir avec les précautions convenables, il offre de grands cristaux prismatiques incolores et transparens. Pour peo que l'on augmente la proportion de lithavge , la matière se colore en jaune-serin Qu en jaune-paille.
66o FABtllCATKtN DC PLOMB
" Le minerai de Redrutli est une galène ridie en ■ argent, qui rend, Ji l'essai sur les usines, 0,7.1 à 0,7a de piomb. On grille ce minerai pendant douze heures dans un four à réverbère, par charges de 12 quintaux; puis on le transporte dans un autre four à ré'-~Tbère, où l'on acbèvc de le griller pour en cxt re le plomb , en y ajoutant quelques fondans. Les scories .sont rejetées. Un écbanlillon de ries, provenant d'une
opération dans laqw 1 n'avait probablement
pas ajouté de fluate ux , a été trouvé com-
posé de : ^^^
Silice o,35o ^^^|
Protonîde de fer..,. o,b25 ^^^^
Chaux O1190
Oiîde de plomb. ... o, lao
Oxide de lioc 0,060
Aluntine o,o35
Soufre et cbarbon. . trace.
Cette scofie était compacte, d'an noir légèrement métalloïde, à cassure grenue un peu écailleuseon lamelleuse, et magnétique : elle ressemblait à au basalte. Essayée avec 4 parties de flux noir, qui sont nécessaires pour obtenir une bonne fusion , elle a produit 0,08 de plomb métallique.
On i-ecueille à l'entrée des cheminées des fours à réverbère de fusion, une matière compacte, mamelonnée, vitreuse, opaque et d'un jaunebrun de résine , qui est composée de :
EN APiGI.ETERIIE.
Oxîde de plomb. ... 0,712
Alumine 0)074
Chaux 0,002
Oxide de fer trace.
Cette matière estévitleniment produite par l'action qu'exercent sur les briques tes fumées de plomb qui tapissent la cheminée , et qui se fondent et coulent le long des parois dans les instans où l'on donne de forts coups de feu.
A Grassington, les mineniis que l'on traite sont des niélanses de galène et de carbonate de plomb , qui ont pour gangues ordinaires du carbonate de chaux et du sulfate de baryte. On en fond 18 quintaux à la fois dans un four à réverbère, tantôt avec addition , tantôt sans addition de spath-fluor; on proci'de par grillages et coups de feu alternatifs : après chaque grillage, on brasse le minerai avec de la houille meuue ou du frasïl de coke. On repousse les scories vers l'aulcl , et l'on dessèche le bain de plomb avec de la chaux. Quand on ajoute du spath-fluor, les scories entrent en pleine fusion; quand on n'en ajoute pas nu qu'on n'en ajoute que très peu, elles .s'agglomèrent, mais ne fondent pas : alors elles sont d'un blond pâle, un peu poreuses, tellement tendres qu elles tachent les doigts , et elles contiennent beaucoup de petites grenailles de plomb. On les
Yorbliire.
66a TABaiCATlON Ml PLOMB
repasse au fourneau à manche. Un édiantillon de ces dernières scories a été trouvé composé de ;
Fluorure de calcium - o,oi5ou fluorureàe.c^lciuin. o,oi5
Baryte o,335 sulfate de baryte. . . tt,5io
Ctiaui • o,oj{^ sulfate de cliaus. . . 0,106
Plomb en partie oxi~ ilomb en partie osî-
dé I dé 0,340
Oxidedefer axide de fier. o,o3a
Acide Bulfurique. .. o,i35
Fondues avec 2 parties de flux noir, elles deviennent extrémemeE les, et elles rendent o,a4 Il 0,35 de plomb métallique.
m,ftt*âe On distingue à Lea deux sortes de fniœrus, iwi^^b^. savoir : de la galène pnre et de la galène Da£lée de carfaonale de plomb et de sulfate de baijTte. On a trouvé dans nn échantillon de G« dentier minerai :
• Galène o,55
Carbonate 4^ plomb. . . o , ^3
Sulfate de baryte 0,1g
Argile o,o3
Il est probable qa'on ne cherche pas à en séparer le sulfate de baryte par le lavage^ de peur de perdre du carbonate de plomb.
On mélange ces deux minerais ensemUe h peu près k parties égales, et Ton en traite 16 qnintaBx à la (ois au four à réverbère. On grille d'abord
peDiiant deux ou trois heures : celle opération produit beaucoup de plomb, qui résulte de la réaction du carbonate de plomb sur la galène; ou ajoute au minerai grillé ueuf pelletées d'un fondant composé de spatli fluor et de spath calcaire, daus la proportion d'environ :
Spsth'iluor lamellaire.... o,'}5 Spath calcaire lamellaire.. o,a5
On doDne un coup de feu , et l'on fait écouler le plomb métallique et les scories fusibles; il reste sur la sole d'autres scories molles , maïs qui ne se liquéfient pas tout-à-fait; on les sèche avec de ta chaux, puis on les retire du fourneau et od les fond au fourneau à manche avec du minerai pauvre, etc. Quant aux scories fusibles, on les rejette comme trop pauvres pour qu'elles méritent d'être passées au fourneau à manche. Deux échantillons de scories fusibles , rapportés l'un par M. Dufrénoy, et l'autre par MM. Cosle et Perdonnet, ont été trouvés composés de :
Fluorure de cAlcium o, i6o — o, i36
Baryte o,i64 — 0,197
Chaux O] 178 — 0,235
Oxide de ploiab 0,159 — 0,066
Oxide de fer { /e?— * lO^o
Cidedennc i "•'"i'j- <.,o>.
Acide Bulfurique 0,378 — o,330
Aude carboni<iue et perle.. 0,016 — 0,016 1,000 — i,oo«
66^ FABRICATION DB PLOMB ou Fluorure <ïe calcium o, i6o — i
SulTatG de baryie. o
Sulfate Hc chaux o
Sulfate de plomb o
Oxide de fer (
Oiide de finC.^. t °'
Chaux o
Acide carboniiiue et '.. . o
aao -
080 — o, oïo -
Ces scories son! c( les, d'un gris très clair,
un peu Jaunâtre, )< ;s d.ius l'intérieur des
bulles^, a cassure mate : elles sont quel-
quefois mélar s petites parcelles de
matles. Lorsquon les traile par l'acide nitrique, it se dissout du sulfate de chaux, du fluatcde chauï, du fer, du zinc et un peu de plomb, et le résida se compose de sulfate de baryte, de sulfate de plomb]|et de fluate de chaux.
Pour en faire l'analyse, on les a chauffées an creuset d'argent avec 2 parties de carbonate de soude et une demi-partie de nitre; le mélange s'est fondu avec une grande facilité, et il est devena parfaitement liquide; on a délayé la matière daus l'eau et filtré; on a précipité l'acide fluoriqae et l'acide sulFurique contenus dans la liqueur, le premier par un sel de chaux et le second par un sel de baryte, on n'y a jamais trouvé que très peu d*acide fluorique ; la presque totalité dn fliiate de chaux résiste à l'action décomposée da carbonate alcalin, et se retrouve dans la partie
EN ANGI.ETEnitE. Ob!J
insoluble. On a traité celle-ci par l'acide acétîqae , en ayant soin de chasser l'excès d'acide par une cvaporation méaagee, et il est resté du fluate de chaux pur, ou légèremenf coloré en rouge par un peu de fer. Quant à la dissolution acétique, qui contenait la baryte , le plomb , le fer, le zinc et de la chaux, ou a suivi deux procédés pour l'analyser: 1" on en a précipité toute la baryte et tout le plomb par l'acide sulfurique, on a dosé les deux sulfates ensemble, et l'on en a séparé ensuite le sulfate de plomb au moyen de la potasse caustique liquide, puis on a précipité le fer par l'ammoniaque en excès, le zinc par un liydro-sulfate et la chaux par un oxalate; 3° on a précipité le plomb, le fer et le zinc par un hydro-sulfate, la baryte par l'acide sulfurique, et la chaux par un oxalate, en ayant soin de saturer la liqueur d'ammoniaque ; on a repris le précipité métallique par l'acide nitrique faible, précipité le plomb par l'acide sulfurique, etc.
Si l'on supposait quel'oxide de plomb fût libre dans ces scories, elles renfermeraient, la première, o,3i5 de sulfata de chanx et o,o58 de chaux libre, et la seconde, o,5^o de sulfate de chaux et 0,072 de chaux libre.
Les scories non fondues, qui restent sur la sole du four à réverbère, ne sont pas homogènes. La substance dominante est d'un gris clair et mate comme la scorie fusible; mais elle est sensiblement poreuse et mélangée de parties blanches
666 FÂBRICATlOIf DU PLOMB
terreuses mates, qui paraissent être de ladianx, et de beaucoup de parties lamellenses brilUnles, qui ont tous les caractères de la galène. Elles sont sensiblement magnétiques : quand ou les traite par l'acide acétique, il y a une très légère effervescence, due au dégagement d'un peu d'acide carilmnique, et il se dissout de la chaux et ud peu de sulfate de chaux à froid; si Ton £ait bouillir, il se dissout de la chaux , du zinc , et du fer qui se trouve dans la liqueur k l'état de protoxide , du moins pour la plus grande partie : le résidu est noir; en le traitant par l'acide aîtiique à. une douce chaleur, il se dissout beaucoup de plomb, du fer, du zinc, de la chaux, et il reste un mélange de sulfate de baryte , de sulfate de plomb, et de fluafe de chaux, qui contient en outre nn peu de soufre. On a fait l'analyse de ces scories, en les fondant au creuset d'ai^ent avec a parties de carbonate de soude et ■ partie de uitre , etc.
Deux échantillons, l'un contenant beaucoap de galène et l'autre pur, ont donné les résultats suivans :
Pluprune de cajciuiu 0,072 — o»o85
Baryte ■ » o,i44 "^ 0,160
Chaux 0,147 -^ 0,170
Oxide de plomb 0,088 — o,a?io
Plomb métallique o,i53 -^ 0,617
Oxide de fer. ... o, i54 — o,o55
Ozîde de zinc 0,072 — - 0,080
Oiûde de cadmium. trace. — • trace.
Acide sulfurique 0,117 — 0, 199
Soufre 0,024 — o,oo3
Acide carbonique et perte... o,o3o — 0,011
Fluorure de calKÙum 0,072 — o,o85
Sul&te de baryte 0,220 — 0^244
Sulfate de chaux. 0,016 — o,o56
Sulfate de plomb o , 1 20 ^- o , 3oo
Oxide de fer o , 1 54 — o ,o56
Oxide de zîdc 0,072 — 0,080
Oxide 4e cadi|iium tface. — trace.
Chaux ^ . . o,i4o -I- Pf 147
Galène o , 1 76 — o, 020
Acide carbonique et perte. • o,o3o — 0,012
Ces scories fondent très bien avec 2 parties fie flux noir^ et produisent 0,20 à o^ai de plomb ductile.
Si l'on admettait que l'acide sulfurique s'y trouve 4N>mbiné avec la chaux , elles renfermeraient , la première ^ 0^106 de sulfate de chaux et 0,1 o3 de chaux, et la seconde 0,186 de sulfate de chaux f^t oyogS de ehaux librç.
Les scories non fondues di4%rent des scories
668 FABniCATlOH DU PLOMB
fondues, principatcmeiiten ce qu'elles renferment moins de fluorure de calcium et pins de chaui libre que celles-ci : il parait évident, d'après cela , me c'est le fluorure de calcium qui fait l'office de fondant , tandis qu'au contraire la cbaax caustique s'oppose à la fusion. L'addition du fluo> rurede calcium a pour effet essentiel de séparer la plus grande partie du sulfate de baryte; l'addition de la chaux en certaine dose a pour efTet de décomposer le sulfate de plomb, qui , sans cette addition, entrerait en combinaison dans la scorie, et serait par là en grande partie soustrait à l'actiou réduisante de la galène ou du charbon; et comme pour atteindre ce but il parait uécessaire d'employer un excès de rbaux , il en résulte qne les scories qui se forment dans le four à réverbère se partagent eu deux parties : l'une, fusible, qui se sépare par liquation , en entraînant une certaine quantité de sulfate de plomb, et l'autre, pâteuse, mais non coulante, qu'on peut coosidérer comme un mélange d'oxide de plomb, de chaux, de malte et d'oxides de fer et de zinc, imbibés de scorie fusible.
r Ppur apprécrer la c.Tpacilé fondante du fluorure , de calcium , après m'étre assuré que les sul&tet jl de baryte , de chaux et de plomb ne formeo^^ point entre eux de combinaisons fusibles, c( qn^i même les deux piemiers sulfates ne se fundcn! pas avec le BOiU-sul^tc^ périences s
J'ai chaufie graduellement jusqu'à 5o® pyromé- . triques environ : •
Spath-fluor ^fil — ï*^- '9*» 74 — ^^^' '
Sulfate de barjle.. 29,16 — 1 29,16 — i '
Le premier mélange s'est fondu , mais sans devenir parfaitement liquide. La matière^ refroidie, était boursouflée dans quelques parties, à cassure grenue cristalline; les parois des cavités étaient polyédriques , et l'on apercevait ça et là quelques petits cristaux prismatiques.
Le second mélange s'est complètement liquéfié et a produit une matière compacte , à cassure légèrement cristalline , un peu translucide ; mais elle ne présentait aucune indice de cristaux.
J'ai chauffé comme ci-dessus :
Spath-fluor... igS,74— aat. 96,87— lat. 4^,93— lat. a«,47~iai. Salf. de chaux calciné. . . 17 ,i4— ' '7 9^i—i '7 ,i4— a 17 ,i4— 4
Les trois premiers mélanges se sont complètement fondus , mais le second beaucoup plus facilement que les deux autres. Tja matière provenant du premier mélange était compacte, à cassure inégale, et ne présentant que de faibles indices de cristallisation. La matière provenant du second mélange était d'un blanc un peu nacré, translucide, cristalline, composée de grandes lames
6j0 FABBICATIOK DC PLOMB
entre- croisées en divers sens, et il y «Yait dan les csvîtés quelques cristaux -dont on aurait po mesurer les angles. La matière provenaut du troisième mélange était compacte, sans bulles^ bbnche, légèrement translucide, à cassure grenue lamellaire, à lames tn ' latantes.
Le quatrième méli a'est pas entré eu pleine
fusion, mais il s'est lent ramolli. La niatiènr
était très huileuse, bïai :he, opaque, à cassare grenue, à grains trè s; la surface iotérieuK des bulles était pol^ ique.
On a soumis à la mënae chaleur que les essais précédens, trois mêla s de spath-fluor et de sulfate de plomb, savoir:
Spaih-fluor , . . 9<,87— i ai. 4"i9'^ — ' ^'- 4'i98— '■■■ Suif, de plomb. . 37,91 — 1 37,91 — 3 75,8a — 4 47 ,78 43 ,89 80.80
Le premier mélange, composé de
Spaib-fluor 0,210
Sulfate de plomb... O1790
s'est fondu avec la plus grande facilité, et est devenu liquide comme de l'eau. La matière était compacte^ à cassure pierreuse, inégale, un peu luisante , opaque , ne présentant aucun indice de cristallisation.
Le second mélange , composé de
Spath-fluor d,ti6 '
Sulfate de pUmh... 0,894-
liN ANGI-ETEBUE. 67 1
s'est fondu aussi facilement que le précédent et a acquis la même liquidité : la matière était compacte, pierreuse, d'un blanc un peu jaunâtre.
Le troisième mélange s'est fondu , mais sans prendre une liquidité complète. La matière était remplie de petites bulles , ce qui lui donnait l'ap-i parence d'une pierre-ponce grenue et s'égrenant sous l'ongle, un peu jaunâtre et n'offrant aucun indice de cristallisation.
Lorsqu'on ajoute de la chaux ou du carbonate de chaux à un mélange de spath-fluor et de sulfate de plomb, ce sulfate est décomposé, du moins en partie, et il se forme un composé fusible de spath-fluor et de sulfate de chaux mêlé de lîtharge. En efîet,
. de spath-fluor. . .
. de sulfate de ploi . de chaux
