I()0 MINERAIS DETAIN ET DE CUIVRE
sont en même temps fourneaux de grillage. Nous en avons vu près de Swansea qui servaient à ce double usage ; ils sont composés de trois étages
L'étage a est destiné à la fonte du minéral grillé ; les deux autres, h et c, au grillage. La chaleur étant moins forte sur la sole supérieure Cy le minéral s'y dessèche et commence à se griller ; l'opération se termine sur le second plan h.
Des trous carrés d , pratiqués dans les soles h et c , les mettent en communication entre elles et avec Tinférieurea; ces trous sont tenus fermés pendant l'opération , au moyen d'une plaque de tôle qu'on place à volonté.
Les soles & et c sont faites en briques ; elles sont horizontales à leurs parties supérieures et légèrement voûtées en dessous ; leur épaisseur est celle de deux briques ^ o™,5o ; leurs dimensions sont plus grandes que celles de la sole inférieure; elles se prolongent au-dessus de la chauffe.
Aux étages destinés au grillage , le fourneau présente deux portes sur un des côtés. A l'étage inférieur, il y en a également deux ; mais elles sont disposées différemment : la première, sur le devant du fourneau, sert à retirer les scories, à brasser le métal , etc., et l'autre, sur le côté, est destinée à la réparation du fourneau : c'est au-
DU COnNOU AILLES. IQI
dessous de cette porte qa'existe le trou de la cou* lée ; il communique , au moyen d un canal en fonte, à une fosse remplie d'eau.
Les dimensions de ce fourneau en largeur et en longueur sont sensiblement les mêmes que celles du fourneau de fusion décrit ci-dessus ; la hauteur est à-peu-près de 4 mètres.
On charge au moyen de deux trémies.
3^. Fourneau de rôtissage,
§ 97. — Les fourneaux employés dans cette opération sont en général analogues à ceux de grillage ; mais dans rusinedeHafod^dontMM.Yivian sont les propriétaires, ces fourneaux présentent une construction particulière, qui a pour but d'introduire un courant d'air continu sur le métal| de manière à faciliter l'oxidation. Ce procédé est dû à M. Sheffield , qui en a cédé la patente à MM. Vivian.
L'admission de l'air a lieu par un canal pratiqué au milieu du pont de la chauffe (/%". 7, PL Y), dans le sens de sa longueur j il communiqi/e avec l'air extérieur par ses deux extrémités a et o!\ des trous carrés b^ pratiqués à angle droit avec ce canal, introduisent l'air dans le fourneau.
Cette construction très-simple produit un effet puissant dans Texécution du rôtissage. Non-seu-
-.' l'oxitlalioii (les métaux, niai^
'\:a^c (le briller la fumée, etd'.-xi-
.'iit (lu soufre ; en tenantlcpont
..ne au fourneau une température
] \ Fourneau de raffinage.
\ v;S. — Dans ees fourneaux, analogues à eeux > !i:sion, rinclinaison de la sole a lieu vers la ».'iU' (lu (levant, aîi lieu d'être sur le C(Jlé : celte u'ilérence 'lent à ce que, dans le fourneau de i.iliinage, le cuivre se rassemble dans nn creux [>ratifjuc dans la sole, vers la porte du devant, (Koù on le puise avec des poclies , tandis que, dans les fourneaux de fusion , le métal coule par une oTivcrture pincée sur le C(jIc. I^a sole est faite en s;d)le ; la voûte du fourneau de raffinasre doit être ])lus élevée que celle du fourneau de fusion: la liante;^ V v;irie entre o'",8o à i'". Si la voiitc était trop surbaissée, il pourrait se former à la surface du métal ihjc couche d'oxide très-nuisible à la qualité dïi cuivre : dans ce cas, lorsrju'on coule le métal, sa suiface se fjije et se crevasse; le cuivre fondu, cjui est au-dessous, se répand à la ])artie supérieure : cet accident, qu'on exprime en disant que le suivre monte, empêche qu'on j)nisse le l.nniner. < )n est obligé de bii faire sid>ir
DIT GORNOU AILLES» I9S
ttn nouveau raffinage , et il est nécessaire, dans ce cas, d'y ajouter du plomb pour dissoudre Foxide de cuivre: c'est à-peu-près le seul cas où laddition de plomb soit utile dans le raffi-*
La porte de côté est très-large ; elle se ferme au moyen d'un contre-poids. Cette porte étant presque toujours ouverte pendant le raffinage du cuivre, la chaleur est plus forte sur le devant du fottnieau.
5^^ Fourneaux de chaufferie.
$ 99. — Ces fourneaux, destinés à chauffer leâ lingots de cuivre qui doiveut être laminés et les feuilles de cuivre, soiit beaucoup plus longs que larges. Leur sole est horizontale , la voûte peu surbaissée; ils n'ont qu'une porte, qui est placée sur le côté^etqui tient presque toute la longueur du fourneau ; cette porte s'élève, au moyen d'uii oontre-poids^ de la même manière que dans les fourneaux employés à la fabrication de la tôle.
(1) Lorsque le cuivre que Pon raffine est mélangé de ■éuux étrangers , sur-tout d'étain , comme serait celui qn^on a retiré du métal des cloches ^ on doit employer Jes fourneaux très-iargcs, afin que le bain métallique prétente une grande surface à Inaction ozidante de Tair^ et que ion épaisseur soit peu considérable.
19^4 ^HNERAIS OliTAIN' >:T I>ï: CUIVRE
Série d'opéraiions que subit le minerai.
loo. — Les minerais fondus dans les usines du pays de Galles sont des pyrites cuivreuses plus ou moins mélangées de gangue.
Ces pyrites sont composées de proportions sensiblement égales de sulfure de cuivre et de sulfure de fer.
Les substances terreuses qui accompagnent ces pyrites sont le plus ordinairement siliceuses; cependant , dans quelques mines , le dépôt métallifère est mélangé d*argile ou de chaux âuatée. A ces substances , dont la réunion est assez constante y on doit ajouter Fétain et les pyrites arsenicales qui se trouvent accidentellement avec le cuivre ; quoique ces métaux ne soient pas chimiquement combinés, cependant il est impossible de les séparer entièrement par la préparation mécanique.
D'après cela , on voit que les parties constituantes du minerai préparé pour la fonte , sont :
Du cuivre,
Du fer,
Du soufre.
De Tétain, l .
,, . } dans quelques cas,
De 1 arsenic, ) ^ ^
et des matières terreuses.
BtJ CORNOU AILLES. igS
On méUng'e les différens minorais de manière que la teneur moyenoe soit de 8 -^ pour i oo.
$ ICI. -*- Le procédé employé dans les usines consiste eu une alternative de grillages et de fouies (i).
Dans l'opération du grillage, les substances volatiles se dégagent en grande partie à l'état de gaz, tandis que les métaux qui ont une grande affinité pour Toxigène passent k l'état d'pxides. Dans la fusion, les substances terreuses se corn-* binent avec ces oxides , et forment des scories^ qui se portent à la sur&ce du bain métallique.
Ces grillages et ees fontes ont lieu dans Tordre suivant c io. Grillage du minerai {caldnation ofthe are) (§ 102).
%^. Fonte du minerai grillé ( melting of the caldned ore ) ( ^ io3).
3«. Grillage de la matte ou du métal brut {caldnaUon ofthe coarse meUil) ( § io5 ).
4^. Fonte de la matte grillée ( meliing of the caidnedooarse métal) {% 106).
5^. Grillage de la seconde matte ou métaLfin,
^1) Une grande partie des détails que nous allons donner sur ces opérations est extrait dVn mémoire sur le travail métallurgique du cuivre, publié, en i8a3, dans les Annales de philosophie, par M. John Vivian, l'un des propriétaires de Pusine d^ Hafod.
ig6 MINERAIS D'iTAIH ET US CtnVAE
produit de la quatrième opération ( cdidnatian ofthefine meial) ( § io8 ).
&*. Fonte de la deuxième matle grillée ( mdting ofthe caldnedfine métal ) ( § 109 )•
7^. Rôtissage du cuivre noir ou cuivre brat, produit de la sixième opération ( roasiing ojûit coarse copper ) ($110).
Dans quelques usines, le rôtissage se répète quatre fois. Ifous décrirons cette opération à pari : dans ce cas y on fdxl un grillage et une fonte de moins.
Dans Tusine de Hafod , on a trouvé moyen de supprimer aussi un grillage et une fonte, sans pour cela être obligé d'augmenter le nombre des rôtissages.
8<>. Raffinage du cuivre ( refining or ioughening) (Siii).
Outre ces opérations, qui composent le traitement du cuivre proprement dit , on en exécute souvent deux autres, dans lesquelles on ne fond que des scories. Nous les désignerons par a et b.
a. Refonte de la portion des scories de la deuxième opération, qui contiennent des grenailles métalliques ( $ i o4 )-
b. Fonte particulière des scories de la quatrième opération. Cette fonte , qui a pour but de concentrer le cuivre que contiennent les scories, ne s'exécute pas dans toutes les usines ( $ 107 ).
BU COAirOUàILLES. I97
franière opération* "^GriUage du minenu.
$ loa. — Les différens mioerais, à leur arrivée du Gornouailles et des autres coutrées d'où on ks tire , sont déchaînés dans des cours conti* gaës k l'usine , une cargaison l'une sur l'autre , de telle sorte qu'en ayant soin de prendre de plusieurs couches à-la-fois, on a un mélange sensiblement uniforme des minerais de tout le comté; ce qui est très-nécessaire dans une fonderie, parce que les minerais étant de qualités diverses et de teneurs différentes , ils agissent les uns sur lesautrescomme flux.Un mélange soigneusement calculé d'après leur composition chimique sérail préférable; mais ce moyen, qu'il est très-rare de pouvoir employer en grand, est impraticable dans cette localité, parce que l'on n'a pas constamment assez de minerai d'une même espèce.
Le minerai est transporté à la fonderie, dans des mesures en bois, contenant chacune un quintal : les ouvriers chargés de la calcination portent le minerai dans les trémies du fourneau de grillage , d'où il tombe sur la sole i les ounîers retendent uniformément sur la sur&ce , au moyen de râbles en fer. La charge que l'on met dans ces fourneaux est de trois tonnes à trois
tomies et demie ( 5o45 à 355!i kilogrammes).
ig8 MINERAIS DÉTAIN ET DE CUIVRE
On met le feu et on l'augmente graduellement, de façon qu*à la fin de l'opération la température soit aussi forte que le minerai peut la supporter sans se fondre ou sans s'agglutiDer. Pour prévenir l'agglutination, et pour aider le dégagement du soufre , on renouvelle les surfaces , en remuant fréquemment le minerai ( d*beure en heure ). Au bout de i a heures , le grillage est ordinairement terminé : on fait alors tomber le minerai dans Tarche qui existe sous la sole du fourneau, au moyen de trous qui sont devant les portes; Lorsque le minerai est assez froid pour être remué, on le retire de l'arche, et on le porte sur le tas du minerai grillé.
Le minerai, dans cette opération, ne change pas sensiblement de poids , ayant gagné en oxigène à-peu-près ce qu'il a perdu en soufre et en arsenic.
Si le grillage a été bien exécuté, le mifierai est en poudre noire. Cette couleur est due à une portion du fer qui s'est oxidé.
La quantité de fer qui a passé à l'état d'oxide dans ce premier grillage, n'est qu'une faible proportion de celui qui est contenu dans le minerai.
Le soufre qui s'est dégagé du minerai n'est pas à l'état de soufre pur^ mais à celui d'acide sulfureux.
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j , et remue la masse
séparation du métal
lies scories, ainsi que
\s fondues de s'attacher
r tant prêt, c'est-à-dire la
.c fondeur fait sortir les
levant, en les retirant avec
:iOO HlIfERAIS d'eTAIN £T DE CUIVBK
un râble. Quaud la matte est ainsi débarrassée des scories , on met une seconde charge de minerai grillé pour augmenter le bain métallique; on exécute la fonte de cette seconde charge comme de celle de la première. On fait ainsi de nouvelles charges de minerai grillé, jusqu'à ce que la matte rassemblée sur la sole du fourneau parvienne au niveau de la porte ; ce qui arrive ordinairement après la troisième charge. On ouvre alors le trou de la coulée ; la matte se rend dans la fosse remplie d'eau , où elle se granule par son immersion : elle se rassemble dans le récipient qui occupe le fond de la fosse. La matte grenaillée est alors portée dans les magasins des mattes. L'oxidation dont se couvrent les grenailles par leur immersion dans Teau , ne permet pas de distinguer la couleur propre de la matte ou métal brut ( coarse métal ) ; mais dans les morceaux c[ui tapissent le canal , on voit qu'elle est d'un gris d'acier. Sa cassure est compacte et son éclat métallique.
Les scories renferment souvent des grenailles métalliques; on les brise et on les trie avec soin.
Toutes les portions qui renferment quelques particules de métal sont refondues dans une opération accessoire.
lies scories qui ne contiennent pas de gre*
DU COUlfOUAILLES. 30I,
nailles de cuivre sont rejetées ; quelquefois elles soDt moulées en briques très-grosses en sortant da fourneau : elles sont alors employées dans des constructions.
Ces scories sont composées des parties terreuses contenues dans le minerai et de quelques oxides métalliques qui se sont formés pendant Topération. Elles sont noires , et le quarz qui y est resté en partie sans être fondu , leur donne l'apparence porphyrique (i).
Dans cette opération , le cuivre s'est concen* tré; une grande partie des matières avec lesqudles il était mélangé ou combiné s'en est séparée. La matte granulée qui en provient contient en général 53 pour loo de cuivre ; elle est ainsi quatre fois aussi riche que le minerai, et sa masse est conséquemment diminuée dans la même pi-oportion. Ses parties constituantes sont principalement du cuivre, du fer et du soufre.
Le point le plus important à atteindre dans
(j) Ces scories essajrées «ivec le tiers de leur poids de borax donnent o,2q de fonte grise cassante ; par la voie Lamide , on a trouvé qu'elles contiennent :
Silice et quarz 0^590
Oxide de cuivre ••.«.. o^oi o Oxidp d'étaîn. . • . • . 0^007
aOI MINERAIS d'ÉTAIN ET DE CUIVRE
}a fonte qu'on Tient de décrire est de faire un mélange fusibte des terres et des bxides , de façon que la roatte de cuitre paisse , à raison de sa plus grande pesanteur spécifique, se rendre à là partie inférieiire et se séparer exactement des scorie». On atteint ce but au moyen des oxides métalliques que renferment les scories de h quatrième opération ( §i 06), lesquelles font partie de la charge. Elles sont presque entièrement composées d'oxide noir de fer« Quand les minerais sont très-difficiles à fondre , oii ajoute k la charge une mesure de chaux fiuatée ( à-peu-près 5o kilogr.) ; mais il faut faire cette addition avec précaution, pour ne pas trop augmenter la masse des scories.
Le travail marche jour et nuit. On passe coni munément cinq charges en ^4 heure»; mais quand tontes les circonstances sont favorables , c'est-à-dire lorsque le minerai est ftisiblc,que le charbon est de première qualité, et que le fourneau est en bon état , etc. , on fait même jusqu'à six charges par jour.
La charge est d'une tonne et demie de minerai grillé ( i5a2 kilogrammes) , de façon qu'un fourneau de fusion correspond à- peu-près à un fourneau de grillage, ce dernier donnant 7000 lulogranimes de minerai grillé par 34 heures. Les ouvriers sont payés à la tonne.
DU CORPTOUAILLES. 2o3
[à) Refonte des scories contenant des grenailles
métalliques,
§ 104. — Lorsqu'on a recueilli de là fonte précédente une assez gi'ande quantité de scories contenant des grenailles, on les fond séparément. Cette opération parait avoir exclusivement pour but de séparer ces grenailles des scories dans lesquelles elles sont engagées. Elle donne .un métal analogue à celui qu'on a ob* tenu dans la première fonte auquel oti le réunit y cl en outre des scories qui sont rejetées. Ces scories sont visqueuses et tenaces ; cependant le cuivre s'en sépare avec facilité.
Troisième opératiort* — Orillage de la tnatte ou du métal brut ( ealcination of tbe eoarse métal ).
§ io5. — Le but de cette opération est principalement d'ozider le fer, oxidation qui est plus facile à exécuter que dans le premier grillage y parce que ce métal est dégagé des substances terreuses qui le garantissaient de l'action de l'air.
Ce grillage s'exécute dans le fourneau, ySg". i, 2, 3, PI. y, exactement de la même manière que celui du minerai. On remue continuellement le métal, pour exposer toutes ses surfaces à l'action
