Léon Guillet

“ Nous avons vu que la réduction de l'oxyde produit un gaz RO, donné par le réducteur R que nous avons supposé gazeux.
Il arrive très fréquemment, nous en verrons des exemples de toute première importance, que l'on a la réaction réversible :
R est un gaz. Nous n'avons pas de changement de volume. D'après ce que nous savons, la constante d'équilibre a pour valeur :
Pour que le système formé par les gaz R et RO, l'oxyde et le métal, soit en équilibre, il faut que la tension de l'oxygène du système soit égale à la tension de l'oxygène de l'oxyde et ait de ce fait une valeur déterminée. ”

“ En effet, il est impossible de doser le réactif oxydant utilisé, qu'il s'agisse de l'air comme dans la fabrication de l'acier au convertisseur, dans l'affinage du cuivre, de l'étain, du plomb, etc., ou de minerais oxydés, comme en utilise le procédé Martin au minerai, ou même de sels comme dans la purification de certains métaux par les nitrates. On est conduit à employer un excès de réactif, et par conséquent on doit redouter que le métal liquide ne renferme de l'oxyde, à moins que celui-ci ne puisse exister comme dans le cas dès métaux précieux. ”

“ On voit de suite le rôle capital des scories : d'une part, il faut les produire et, dans la plupart des cas (nous verrons quelques rares exceptions) , les séparer à l'état liquide d'où dépense importante de combustible ; d'autre part, il est rare qu'un minerai soit self-fluxing, c'est-à-dire qu'il renferme en lui-même toutes les matières nécessaires à la formation de la scorie ; il faut alors faire des additions de matières convenables pour atteindre la composition cherchée : silice, si le minerai est calcaire ; chaux ou carbonate de calcium, si le minerai est siliceux. ”

“ En effet, on doit bien noter qu'une impureté soluble dans un métal diminue la conductibilité électrique de ce métal, et cela d'autant plus, à même pourcentage, que le poids moléculaire de l'impureté est plus élevé.
Par exemple, le silicium affecte moins la conductibilité du cuivre que le zinc ou l'étain. Il peut aussi se produire que, dans l'action réductrice de l'addition, l'oxyde produit ou même l'excès du corps réducteur soit volatil, dans les conditions de l'emploi. On peut ainsi diminuer les risques qu'apporte toujours l'excès de réducteur. ”

“ Cette différence de fusibilité entre deux parties d'un alliage, cette liquation peut être utilisée d'une autre façon qui a reçu le nom de ressuage : au lieu d'opérer au refroidissement, on peut réchauffer le métal avec précautions, de façon que seule la partie la plus fusible passe à l'état liquide ; on la chasse alors par des moyens mécaniques, mais cette séparation est toujours imparfaite. Ainsi procède-t-on pour chasser les scories du fer puddlé, c'est-à-dire du fer obtenu par oxydation des impuretés de la fonte à une température telle que le fer produit soit à l'état pâteux. ”

“ Quand on produit par oxydation l'affinage d'un métal, les impuretés peuvent donner lieu soit à la production de gaz, notamment d'oxyde de carbone, d'anhydride sulfureux, soit à la production de corps volatils dans les conditions de l'opération (anhydride arsénieux, oxyde antimonieux, oxyde de zinc) , soit enfin des produits liquides, qui, non solubles dans le bain métallique, se séparent, formant des scories, lesquelles surnagent le métal : silicates, arséniates, antimoniates, oxydes tels que la litharge. ”

“ La métallurgie du cuivre traite ses mattes par fusion oxydante avec réaction au convertissage ; dans certains cas, elle emploie la fusion pyritique et la fusion semi-pyritique ; elle fait subir au cuivre brut un affinage par oxydation.
De même, les produits des métallurgies du plomb, de l'argent, de l'or, de l'étain, etc., sont affinés par cette même voie qui
permet aussi la séparation des métaux précieux, or et argent. ”

“ Basée sur l'affinité du nickel pour le soufre, la méthode consiste à traiter le minerai par un mélange de sulfate de calcium et de carbure ; il y a formation d'une matte, sulfure double de nickel et de fer, tandis que la gangue se sépare à l'état de scories. On a donc ainsi transformé la métallurgie d'un minerai oxydé en métallurgie d'un sulfure.
C'est le seul exemple que l'on puisse citer d'une telle transformation, tandis que très fréquemment on transforme par grillage oxydant un sulfure en oxyde. ”

“ Établissons une comparaison entre ces différents emplois des convertisseurs.
1° Le convertisseur en sidérurgie. — Le but est de transformer la fonte en acier. Supposons une fonte non phosphoreuse ; elle contient du carbone, du silicium, du manganèse et du soufre ; l'air aura pour action d'oxyder, la plupart de ces impuretés et de les faire passer soit à l'état gazeux (CO) , soit à l'état de scorie (silice, oxyde de manganèse) .
Le silicium brûle le premier, puis le manganèse ; le carbone n'est transformé qu'ensuite. Quant au soufre, il no part qu'en très faible proportion. ”

“ L'oxyde est soluble dans le métal solide. — Il existe une solution solide M—MO ; on ne peut affirmer de façon générale que cette solution présentera des propriétés mécaniques inférieures à celle du métal désoxydé ; mais on peut affirmer qu'au point de vue conductibilité électrique, elle sera inférieure au métal pur.
b. L'oxyde est insoluble dans le métal solide. — Pendant la solidification même, l'oxyde se dépose et vient former une véritable scorie. Dans ce cas, l'oxyde est toujours très nuisible au point de vue des propriétés mécaniques. Il est indispensable de le détruire avant la coulée. ”

“ Il y a exception pour les fours basculants dans lesquels le trou de coulée est, bien entendu, à un niveau supérieur à celui du métal : l'inclinaison du four au moment voulu permet de séparer les matières liquides contenues dans l'appareil.
Dans certains fours à réverbère, on utilise un moyen beaucoup plus rudimentaire connu sous le nom de coulée à la cuiller : par une porte, l'ouvrier vient puiser le métal, avec une cuiller munie d'un long manche, et le déverse ensuite dans la lingotière. Ainsi opère-t-on dans la séparation du plomb et du zinc et même dans la coulée du cuivre après raffinage. ”

“ Mais le rôle du carbone n'est pas seulement un rôle réducteur. Il produit aussi la chaleur nécessaire à l'opération. Gruner a étudié spécialement la consommation du carbone à ce point de vue ; il a montré que, en réalité, et bien que le haut fourneau reçoive un nombre de calories important par insufflation de l'air chaud, la consommation de carbone est nettement supérieure à celle qui aurait lieu si tout le carbone, arrivant aux tuyères pour y être transformé en oxyde de carbone, assurait sous cette forme la réduction du minerai. ”

“ Au bas du four spécial que l'on appelle le water-jacket à plomb se rassemblent donc plusieurs produits, à savoir, par ordre de densité : le métal ; la matte formée du sulfure de plomb provenant de la réduction du sulfate, mais qui contient aussi le cuivre, si le lit de fusion en renferme ; on peut donc avoir un sulfure très complexe de fer, de cuivre et de plomb, voire des sulfures non miscibles ; le speiss formé par un arséniure de fer
qui concentre aussi la plus grande partie du nickel des matières premières et une partie des métaux précieux. ”

“ Fusions avec réaction. — Quelques fusions ne rentrent point dans les opérations dont nous venons d'indiquer les principes et les exemples. Elles donnent lieu à des réactions plus complexes et parfois de la plus haute portée industrielle.
C'est du moins le cas de la fusion avec réaction qui est, en réalité, l'une des phases de la métallurgie moderne du cuivre,
et qui vient de prendre une nouvelle vie dans la métallurgie américaine du plomb. ”

“ L'affinage de la fonte sous l'action d'un courant d'air qui produit l'oxydation du silicium, du manganèse et du carbone ; c'est le principe du convertissage. On sait que l'opération peut avoir lieu dans un appareil possédant un revêtement acide, ainsi que l'avait découvert Bessemer, et alors on n'y peut traiter avec succès qu'une fonte non phosphoreuse ; ou dans un appareil à revêtement basique, préparé industriellement pour la première fois par Thomas et Gilchrist avec de la dolomie, qui permet de déphosphorer la fonte. ”

“ On conçoit aisément le parti que l'industrie métallurgique peut tirer d'un tel phénomène ; prenons l'exemple du zinc souillé de plomb ; c'est un cas d'une fréquence telle que l'opération d'affinage que nous allons décrire suit presque toujours l'extraction du zinc de son minerai ; en effet, les minerais actuellement traités sont le plus souvent des minerais mixtes, sulfure de zinc-sulfure de plomb, blende et galène, qui, malgré les procédés perfectionnés de flottaison, conservent, d'un côté comme de l'autre, des doses importantes du sulfure que l'on s'est efforcé de séparer. ”

“ On donne le nom de fonte malléable à des pièces moulées en fonte que l'on soumet à une oxydation en les portant en présence d'oxyde de fer à une température inférieure au point de fusion du métal. Les pièces conservent ainsi leurs formes primitives, mais deviennent plus faciles à travailler. Ce grillage oxydant a pour effet de produire une oxydation du carbone et par conséquent une transformation en fer impur relativement malléable. ”

“ L'opération de réduction, utilisée dans l'affinage, est une conséquence même de la période d'oxydation ; celle-ci, ne pouvant être exactement limitée à la disparition des impuretés, atteint toujours le métal même ; l'oxyde, qui prend naissance, s'il est soluble dans le bain ou s'il ne s'en sépare pas aisément, nuit aux qualités du produit industriel ; il faut le détruire ; d'où une période de réduction suivant celle d'oxydation. ”

“ Si l'oxydation n'est pas à redouter — cas du mercure — on peut opérer, dans des fours à cuve, l'épuisement systématique du minerai.
Les métallurgies du zinc et du mercure sont entièrement basées sur l'ébullition. Pour le mercure, l'opération est plutôt une ébullition oxydante ; pour le zinc, il s'agit d'une ébullition réductrice.
Électrolyse. — Nous avons montré que l'on ne peut espérer décomposer industriellement un minerai oxydé par la chaleur seule. ”

“ L'affinage d'un métal par voie d'absorption est d'une généralité beaucoup plus grande qu'on ne le pense. Si l'on connaît bien des exemples typiques, comme celui de l'absorption de l'argent par le zinc, mis à la surface d'un bain de plomb argentifère, opération qui aboutit à la formation d'un alliage ternaire contenant tout l'argent du bain, on ne se souvient pas fréquemment que les traitements où interviennent les scories entraînent un affinage par voie d'absorption. ”

“ Un minerai est un produit naturel ou un sous-produit de fabrication dont on peut extraire directement ou indirectement un métal (ou un alliage) à un prix de revient convenable.
On conçoit donc que la possibilité pour une matière d'être utilisée comme minerai soit fonction des progrès techniques, d'une part et de la valeur, parfois très variable, du métal, d'autre part.
Insistons sur ce premier point : le minerai est fonction des progrès techniques des méthodes métallurgiques. Actuellement de nombreuses usines traitent les produits de rejet d'anciennes fabrications. ”

“ En général, le cuivre de convertisseur est trop impur pour être affiné directement par électrolyse ; il passe d'abord au four à réverbère.
Dans le convertissage de la matte de cuivre, la question importante est la scorification de l'oxyde de fer. Voyons comment elle a été résolue :
Dans la méthode créée par Manhès et David, le revêtement du four est en silice, agglomérée avec de l'argile en quantité d'autant plus faible que l'on est dans une zone plus chaude. On ne fait aucune addition de silice ; c'est le revêtement lui-même qui fournit les quantités nécessaires à la scorification du fer. ”