Henri Moissan

“ Le nickel est connu en Europe depuis 1751. À cette époque le chimiste suédois Cronstedt découvrit qu’un minéral décrit en 1694 par Hyerne, le kupfernickel, que l’on croyait être un minerai de cuivre, renfermait un élément particulier auquel il donna le nom de nickel (diablotin) . Mais le procédé qu’il employait pour extraire ce métal, et qui consistait à griller le minerai à l’air, puis à mélanger l’oxyde obtenu avec du flux noir et du sel marin, et à soumettre le tout à un feu de forge assez vif pour fondre le mélange, ne lui permettait d’obtenir qu’un régule métallique impur. ”

“ Le seul moyen qu’on ait encore trouvé de remédier à ce défaut, est d’opérer le recuit dans une atmosphère réductrice d’hydrogène ou d’oxyde de carbone, de façon à s’opposer à la formation de l’oxyde et à réduire celui qui aurait pu s’être produit par les manipulations préparatoires. ”

“ Caractères des sels de nickel. — La potasse, la soude et les carbonates alcalins précipitent en vert les sels de nickel ; le précipité est insoluble dans un excès de réactif, mais soluble dans les sels ammoniacaux.
L’ammoniaque dorme un léger précipité, soluble dans un excès, en donnant une liqueur bleue ; le carbonate d’ammoniaque donnerait, dans les même conditions, une liqueur verdâtre.
L’hydrogène sulfuré ne donne rien en liqueur acide. ”

“ Les éléments à oxyder ne représentent, en effet, que 10 % au plus du poids de la fonte, tandis que dans le cas du nickel comme dans celui du cuivre, on a 70 à 80 % de substances étrangères à éliminer. De plus, le silicium et le carbone de la fonte dégagent, en s’oxydant, beaucoup plus de chaleur que le soufre et le fer des malles ; mais aussi l’affinage de la matte demande moins de chaleur que celui de la fonte, les chaleurs spécifiques du cuivre et du nickel, qui forment le reste, étant moindres. ”

“ Quand on réduira l’oxyde par le charbon, ce sulfate sera réduit et introduira ainsi du soufre dans le métal. On peut, il est vrai, enlever ce sulfate de chaux en dissolvant le précipité dans l’acide chlorhydrique, traitant par le chlorure de baryum qui élimine l’acide sulfurique, puis reprécipitant l’oxyde par la chaux, ou simplement traitant l’oxyde desséché par le carbonate de soude en fusion. ”

“ Il importe d’ailleurs, pour la manifestation de ces diverses propriétés, que le métal soit pur, la présence du carbone et du manganèse diminue sa ductilité, au point que le nickel brut préparé par réduction par le charbon est moins ductile que le zinc, cassant à froid, à peine malléable à chaud. ”

“ Or, par l’emploi du Bessemer, on peut se débarrasser du silicium, du manganèse et du carbone ; ne peut-on pas aussi se débarrasser du soufre et du fer, qui sont plus oxydables que le nickel et que le cuivre ? ”

“ L’hydrogène ne le décompose pas, même au rouge, la vapeur d’eau non plus. L’air l’oxyde au contraire rapidement, à température peu élevée. Le chlore l’attaque lentement sous l’influence de la chaleur.
Il est soluble dans l’acide nitrique et l’eau régale, insoluble dans les acides sulfurique et chlorhydrique.
Le sulfure de nickel hydraté (NiS, nH2O) est noir, et se prépare par l’action du sulfhydrate d’ammoniaque ou de l’hyposulfite de soude, à l’ébullition, sur les sels de nickel. Les sels neutres de nickel sont lentement précipités par l’hydrogène sulfuré, en donnant le sulfure noir. ”

“ La matte, surmontée de scorie, se rassemble au fond du creuset, on l’évacue de temps en temps, par un trou de coulée, dans un bassin, pendant qu’on enlève la scorie qui surnage.
À Sudbury, la fusion du minerai s’effectue dans un four à circulation extérieure d’eau froide, du système dit water-jacket, en tôle d’acier, avec briques réfractaires dans le fond. Un dôme en tôle, garni de briques, conduit les fumées à une chambre à poussières, avant de passer à la cheminée. ”

“ L’acide sulfurique concentré et chaud l’attaque difficilement. L’acide azotique ordinaire attaque facilement à froid le nickel, avec dégagement de vapeurs nitreuses.
Le nickel comme le fer présente, avec l’acide azotique concentré, le phénomène de la passivité, c’est-à-dire que le dégagement de vapeurs nitreuses peut être empêché par l’immersion préalable du métal dans l’acide concentré, qui ne l’attaque pas. Le nickel est oxydé par l’azotate de potassium fondu au rouge. ”

“ La liqueur cuprique est la liqueur d’attaque. Les résidus non dissous, lavés et scellés, sont soumis à l’action de gaz réducteurs, à une température ne dépassant pas le rouge sombre ; la masse pulvérulente obtenue est mise en contact à froid avec la liqueur cuprique : le cobalt passe à l’état de sulfate et le cuivre est précipité. ”

“ Si l’on sait aujourd’hui déposer régulièrement une petite couche de nickel sur un métal on ne peut augmenter son épaisseur, au-delà d’un quarantième de millimètre, à moins d’arrêter l’opération et de recommencer un nouveau polissage. ”

“ Une partie notable du fer qui s’était oxydée, sera transformée par la fusion en silicate, se séparant du reste à l’état de scorie. Il faut éviter dans le grillage de pousser trop loin l’oxydation, parce que la fusion suivante transformerait le nickel en silicate, qui n’abandonne pas son nickel par fusion en présence d’arsenic, tandis qu’au contraire l’arséniure de nickel peut être fondu impunément en présence de silice. ”

“ Le chlorure de nickel anhydre s’obtient en lamelles cristallines, jaune d’or, onctueuses au toucher, hygroscopiques, en chauffant le nickel métallique dans un courant de chlore sec, ou en séchant et sublimant le chlorure hydraté à l’abri de l’air.
L’hydrogène et l’ammoniaque le réduisent au rouge sombre, en donnant le métal. Chauffé en présence de l’air, il ne tarde pas à perdre du chlore, et se transforme totalement en oxyde. ”

“ La variété la plus riche en nickel, en contient environ 20 %, est d’un beau vert et assez dure. Celle qui en contient le moins, environ 5 %, est friable et d’un blanc verdâtre. La qualité intermédiaire, qui contient 12 % de nickel, est un peu friable et d’une nuance nettement verte.
L’exploitation de la mine se fait d’une façon assez rudimentaire, quelquefois à ciel ouvert, le plus souvent en galeries, mais sans boisage, ni puits d’aération.
Une des grosses difficultés de l’entreprise est le transport du minerai à la côte. ”

“ Le métal ajouté semble avoir pour effet de s’emparer des traces de matières étrangères, oxyde de carbone et silicium, empruntées par le nickel à l’atmosphère qui l’entoure, ou aux parois du creuset qui le renferme.
Voici comment on opère : le nickel étant fondu dans des creusets réfractaires, enduits intérieurement de chaux, on débarrasse sa surface des scories, et quand la fusion est complète, on ajoute environ, de magnésium ou d’aluminium. On brasse avec un ringard en terre réfractaire et on coule. ”

“ Quelquefois on précipite la plus grande partie du nickel par la chaux et on termine par la soude.
Le précipité d’oxyde de nickel recueilli sur le filtre-presse et bien lavé, est étalé sur une épaisseur de 25 centimètres sur la sole d’un four à réverbère et calciné douze heures. On constate que son volume diminue considérablement.
On peut remplacer la chaux par la magnésie, et le carbonate de chaux par le carbonate de magnésie. On peut alors en retirer l’acide chlorhydrique qui entre de nouveau un réaction. ”

“ Le cobalt est amené à Létal de peroxyde dans la liqueur, par un courant de chlore, et précipite par le carbonate de baryle. On filtre et on se débarrasse de la baryle par l’acide sulfurique.On fait cristalliser et la dissolution de ces cristaux est précipitée par l’acide oxalique. L’oxalate de nickel, lavé à l’eau froide, est séché et réduit par l’hydrogène à une température suffisante pour produire l’agglomération superficielle du métal. Ou peut le fondre dans un creuset de terre, sous une couche de borax. ”

“ Cette fusion est effectuée dans un four à réverbère, dit four hongrois, muni de deux tuyères qui débouchent sur la sole.
Quand le speiss est fondu, on l’affine par un courant d’air énergique, en même temps que l’on scorifie le fer par addition d’un mélange de silice et de carbonate de soude. ”

“ Il faut ensuite affiner la fonte au four à réverbère, ou au Bessemer, en poussant l’opération beaucoup plus loin que dans l’affinage ordinaire.
On profite, en effet, de ce que le fer s’oxyde plus rapidement que le nickel, il disparaît même avant le soufre.
De sorte qu’en faisant réagir l’air, on constate que le carbone et le silicium partent d’abord, puis le chrôme, le manganèse et le fer qui passent dans la scorie, et enfin le soufre. ”

“ Un des principaux minerais de nickel est la garniérite, qui forme de riches gisements dans la Nouvelle-Calédonie. La garniérite est un hydrosilicate de magnésie et de nickel, contenant des proportions variables de fer, qui ne semble pas faire partie de la combinaison, mais constitue plutôt des nodules isolés. ”

“ La fusion s’effectue sur sole, ou au creuset, dans un appareil quelconque, sauf la condition de pouvoir supporter l’action du chlorure à température élevée. On prend de préférence un four à sole, chauffé par un gazogène, avec garniture intérieure basique.
Le four ayant atteint la température convenable, on le garnit du mélange de chaux et de chlorure, sur lequel on place le nickel grenaillé, ou concassé. On ferme la porte du four, et on chauffe lentement et graduellement, jusqu’à fusion du métal, qui perd une partie de son soufre à l’état d’acide sulfureux. ”

“ Les applications ont été assez importantes, et aujourd’hui où la métallurgie ne doit que trop de progrès à l’art militaire, c’est, encore de ce côté, que se présenteront les principales applications du nickel. ”

“ La richesse du minerai est aussi beaucoup plus variable que ne tendent à le faire supposer les analyses. La quantité de nickel qui s’y trouve contenu est en relation avec la couleur et la dureté du minerai. ”

“ Le traitement des minerais oxydés qui tend le plus à prévaloir dans la pratique, est un procédé mixte qui consiste à les transformer d’abord en minerais sulfurés, auxquels on fait subir les opérations que nous avons indiquées pour ces derniers. ”

“ Sulfure de fer et de nickel, correspondant à la formule NiS, FeS, doué d’un éclat métallique, avec des nervures d’un blanc grisâtre ; en masse compacte, sa couleur est d’un beau jaune bronzé ; poussière d’un blanc d’étain, dureté 3,5, cassure irrégulière, assez fiable. La structure est toujours fibreuse. La folgérite en masse ne serait pas magnétique, tandis qu’au contraire elle le serait quand elles se présente en grains isolés. ”

“ Il en résulte un véritable brassage favorisant l’oxydation ; on ferme alors les portes du four, la température continue à s’élever et on donne un dernier coup de feu pour fondre et couler la masse.
La matte raffinée contient 50 à 55 % de nickel, avec du cuivre, et fort peu de fer et de soufre.
La plupart des oxydes étrangers ont été scorifiés au contact de la sole du four.
La matte raffinée représente en poids, tout au plus 2 % du minerai qui l’a fournie. ”

“ On obtient un sous-sulfure Ni2S, en réduisant par l’hydrogène, le sulfate de nickel, il la température du rouge. En calcinant le sulfure de nickel, en présence de soufre, dans un courant d’hydrogène, on obtient ce même produit. ”

“ Dans ce cas, il se forme un précipité de sulfate de chaux et la liqueur contient le fer, le cuivre et le nickel, à l’état de chlorures.
On ajoute alors au mélange de sulfate de chaux et de chlorures, une quantité calculée d’hydrate ou de carbonate de cuivre, ou plutôt de chaux ou de carbonate de chaux, de façon à précipiter presque tout le fer et un peu de cuivre.
En portant à l’ébullition, au moyen d’un courant de vapeur qui traverse la masse, on arrive à précipiter tout le fer, tandis qu’une quantité de cuivre correspondante se redissout. ”

“ Une des principales tient à la facile oxydation du nickel qui fournit le plus souvent un métal aigre dont les propriétés mécaniques sont profondément modifiées.
Le métal, bien pur, est d’excellente qualité, mais il est encore trop cher pour la grande industrie. ”

“ Chaque cornue reçoit une tonne de minerai. L’air comprimé arrive par la face antérieure, et sort chargé d’acide sulfureux, par un tuyau adapté à la tête de la cornue, laquelle est en fonte et enduite de terre réfractaire. Le minerai est chargé à la température de 280-300°. Le grillage dure quatre heures.
Ce mode de grillage enlève 10 % de soufre à l’état d’acide sulfureux. On recueille en moyenne, par tonne de minerai, 1500 litres d’une dissolution d’acide sulfureux à 10 %. Nous nous servons de cet acide pour isoler le nickel par voie humide, comme il sera dit plus loin. ”

“ Fusion dans un four à cuve ; on obtient, d’une part, un plomb argentifère, de l’autre, un speiss riche en nickel, cobalt, arsenic, soufre, une matte de cuivre et des scories. Lorsque le minerai ne renferme pas assez d’arsenic pour entraîner tout le nickel et le cobalt dans le speiss, on en ajoute à la fusion. ”

“ Il n’est pas cassant et est assez malléable. Une addition de d’aluminium a suffit pour le rendre tout à fait ductile. Malheureusement, la méthode de réduction par l’hydrogène est trop coûteuse pour qu’on puisse l’employer à préparer le nickel ordinaire. Elle est à recommander seulement lorsqu’on veut obtenir du nickel pur à bas prix.
En remplaçant l’hydrogène par le gaz à l’eau, le nickel n’est plus malléable, il faut alors mélanger, au préalable, l’oxyde de nickel avec % de magnésie. ”

“ D’ailleurs la rareté relative de ses minerais et la difficulté d’isoler le métal, avaient empêché jusqu’ici à peu près complètement ses applications industrielles.
La découverte et l’application en grand du nickelage nécessita la recherche de nouveaux gisements que ceux qui étaient alors connus. ”

“ La cabrérite est un arséniate de nickel, de cobalt et de magnésie qui peut être représenté par la formule (NiO, CoO, MgO) 3As2O3 + 8H2O, et qui contient 20 % de nickel, densité 2,96 ; dureté 2.
Analyse de cabrérite :
Carbonates. Texasite. — Ce minéral, qui porte encore les onms de nickel émeraude, ou nickel-smaragd et de zaratite, est un hydrocarbonate de nickel, d’un vert émeraude, formant des enduits ayant l’apparence de petits stalactites compacts. Sa formule correspond à
Co3Ni + 2NiO2H2 + 4H2O. Dureté 3, densité 2,6. Poussière vert pâle.
Voici deux analyses de texasite :
Silicates. ”

“ Au fur et à mesure des progrès de l’affinage, on incline de plus en plus le four, de sorte qu’à la fin de l’opération le vent des tuyères ne fait plus qu’effleurer la surface du bain. En même temps, on profite de la position inclinée du convertisseur pour faire couler les scories. ”

“ Le nickel pur est très poreux pour les gaz, et il peut en occlure de grandes quantités ; il en est de même du nickel du commerce en cubes. Employé comme anode, il peut absorber 165 fois son volume d’hydrogène. ”

“ Une machine trie 300 kilogrammes à l’heure à la vitesse de trente tours par minute, en dépensant une force de un cinquième de cheval.
Le nickel ainsi obtenu est carburé, on le fond au creuset et on l’affine, soit par oxydation sur sole ou au Bessemer, soit par addition de magnésium ou d’aluminium. ”

“ Pour ménager les parois du fourneau et pour hâter la scorification du fer, on injecte de temps en temps dans l’appareil du sable fin, en ouvrant la valve d’une boîte fixée sur le conduit principal, venant de la soufflerie. ”

“ Sulfate de nickel (SO4Ni) . — On obtient le sulfate anhydre, eu déshydratant par la chaleur le sulfate ordinaire. C’est une masse jaune clair devenant verte à l’air humide.
Le sulfate de nickel hydraté se prépare en dissolvant dans l’acide sulfurique étendu, le nickel métallique, son oxyde ou son carbonate. ”