Carbonate de fer

“ De nos jours, on a plus ordinairement recours au procédé suivant pour le préparer: on mélange, dans un grand vase de bois , les solutés, aqueux, préparés séparément et filtrés, de dix-sept parties de sulfate de fer et de vingt parties de carbonate de soude cristallisé. Il se forme un abondant précipité de carbonate de fer hydraté, que l'on recueille et qu'on soumet à des lavages réitérés avec de l'eau aérée froide, pour faire passer le fer à l'état d'oxide rouge, et pour entraîner une certaine quantité de carbonate de potasse, qui adhère fortement au produit ”

“ Nous avons vu que les minerais employés à la fabrication du fer sont ou des oxydes de fer, c'est-à-dire des corps formés par l'union intime du fer avec un gaz que les chimistes appellent oxygène, ou un carbonate d'oxyde de fer, c'est-à-dire un corps formé par l'union intime de l'oxyde avec un gaz nommé acide carbonique. Le but que se propose le métallurgiste est d'enlever le fer aux corps avec lesquels il est combiné. ”

“ La production du fer en grand s'obtient dans les hauts fourneaux ; on ajoute au minerai du carbonate de chaux qui rend la gangue fusible, la haute température amène la combinaison du fer avec le carbone, ce qui donne la fonte. ”

“ Le fer s'y trouve surtout à l'état de carbonate : le gaz acide carbonique, en excès, se dégage spontanément sous forme de bulles abondantes, qui simulent un véritable bouillonnement. Cette eau est d'une limpidité parfaite. Sa saveur fraîche et piquante laisse un arrière-goût atramentaire des plus prononcés, qui la fait paraître beaucoup plus ferrugineuse qu'elle ne l'est réellement : c'est que le fer est associé à trop peu de substances salines pour qu'elles en masquent la saveur, ainsi qu'on l'observe à Schwalbach et dans d'autres endroits.
Un mot sur chacune de ces différentes sources. ”

“ Les meilleurs réservoirs sont ceux que l'on confectionne en fer. Ils se rouillent et s'oxydent, il est vrai, mais le carbonate de fer, qui prend ainsi naissance, n'a rien de nuisible et ne saurait compromettre la santé. ”

“ Un fer météorique, malgré l'action préservatrice du nickel, se décomposerait incontestablement dans le cours d'un millier d'années, pour devenir oxyde, sulfure ou carbonate de fer, et cesserait bientôt d'être reconnaisssable. Plus les roches sont anciennes, plus fréquemment elles ont été chauffées et refroidies, pénétrées par les gaz, les eaux de la mer, l'atmosphère ou les sources minérales, et plus sont faibles les chances d'y rencontrer une masse de fer natif non altéré ”

“ Pour simplifier l'explication, nous dirons tout de suite que, lorsqu'on chauffe le carbonate d'oxyde de fer, il laisse dégager l'acide carbonique et se transforme en oxyde de fer, de telle sorte que nous pouvons supposer les choses réduites au cas unique où l'on emploie l'oxyde. Or, si l'on mélange de l'oxyde de fer avec du charbon, qu'on enflamme celui-ci et qu'on chauffe le tout dans un courant d'air actif, le charbon brûlera en produisant des gaz, qui, en s'élevant au milieu de la masse, prendront à l'oxyde l'oxygène qu'il renferme et le transformeront en fer métallique. ”

“ Le corps le plus remarquable est le carbonate de fer, dont la proportion, ainsi que je l'ai constaté, est variable, et doit l'être,' selon que l'eau , ayant été plus ou moins agitée ou plus ou moins exposée au contact de l'air, a pu laisser précipiter plus ou moins de ce sel par le dégagement plus ou moins considérable de l'acide carbonique, dont l'excès le tient en dissolution. ”

“ L'oxygène de l'air, en présence de l'acide carbonique, oxyde le fer qui tend à se transformer en carbonate de protoxyde. Mais ce carbonate se transforme bientôt lui-même en sesquioxyde de fer, ou rouille, qui forme, avec le fer encore métallique, un couple voltaïque dans lequel le métal joue le rôle de pôle négatif. Ce couple décompose l'eau, dont l'oxygène s'unit au fer. Quant à l'hydrogène naissant, il se dégage ou se combine avec l'azote pour former de l'ammoniaque. ”

“ Le fer oxydulé aimantaire fournit une poussière noire; les terrains anciens en offrent des amas considérables, comme on le voit à Taberg, en Suède, et en France a Villefranche (Aveyron) ; les terrains de sédiment, au contraire, n'en renferment pas. Cet oxyde est cristallisé en octaèdres réguliers ; il possède un aspect métallique et une densité de 5,09; il est quelquefois accompagné d'acide titanique. Le fer carbonaté se presente sous forme cristallisée rhomboédrique, souvent mélangé à des carbonates de manganèse, de magnésie et de chaux : c'est le fer spathique. ”

“ Le fer, en se désoxydant, s'unit avec l'acide carbonique pour former du fer carbonaté aussi noir que le plumage du corbeau. Par ses oxydations et ses carbonisations successives et indéfinies, non-seulement il créera beaucoup d'ammoniaque, mais encore activera la désagrégation et la décomposition des matières organiques du sol et de l'engrais. Supprimez le fer en poudre impalpable de l'engrais minéral, et vous le verrez immédiatement perdre les 5/6es de son énergie. ”

“ Il sera toujours difficile, nous en convenons, de se rendre compte d'un pareil transport de molécules, et d'assigner d'une manière exacte quel a été le mode employé par la nature dans ses opérations. Toutefois, quand nous voyons, comme à AUevard ou à Vicdessos, des filons de fer carbonaté évidemment remplis par sublimation, c'est-à-dire de bas en haut, nous proclamonsinvinciblement que le fer carbonaté est volatilisable ”

“ On n'est pas bien d'accord pour expliquer comment un corps fixe, le carbone, peut pénétrer dans le fer. On pense qu'il y a formation de carbures d'hydrogène gazeux assez subtils pour s'insinuer dans les porosités du fer et y laisser du carbone.
Mais précisément parce qu'on n'a jamais bien pu expliquer ce passage du carbone dans le métal, on a cru longtemps que la qualité de l'acier dépendait de la nature des substances qui peuvent accompagner le charbon de bois dont on se sert comme cément. ”

“ Ces diverses additions se font dans le même ballon successivement ; on laisse reposer du jour au lendemain. Dans cette opération, l'acide sulfurique a été séparé à l'état de sulfate de baryte; l'oxyde de fer et l'alumine sont précipités en entraînant l'acide phosphorique; la chaux est insolubilisée à l'état de carbonate. On filtre, on lave à plusieurs reprises à l'eau chaude; le liquide confient, outre la potasse, la
soude et la magnesie, les sels ammoniacaux quon a introduits. ”

“ Comment est-il possible que des professeurs d'une école des mines et de métallurgie pratique, ignorent que tout le carbone dans le haut-fourneau se transforme en CO et produit de la chaleur tandis que le gaz se combine chimiquement à l'oxygène de l'oxyde de fer des charges ! ”

“ Tout le monde sait que c'est au carbone que le fer emprunte la propriété de devenir fusible et de pouvoir être moulé. A n'envisager que la teneur en carbone, diverses expériences et notamment celles des usines de Terre-Noire paraissent démontrer qu'une teneur de 0,150 % suffit pour que le fer carburé commence à posséder la propriété caractéristique de l'acier, à savoir la faculté de prendre la trempe : une teneur de 1,50 % fixe la limite au delà de laquelle le fer carburé cesse d'être malléable. ”

“ La seule véritable raison qui rend l'ouvrage large plus propre à la production de la fonte d'affinage, ne peut être que celle-ci : que le laitier contenant du fer et du carbone peut s'étendre d'avantage sur les parois de l'ouvrage, par suite arrive plus lentement dans le creuset ou il trouve une section plus grande où l'action du carbone fixe sur l'oxydule de fer a plus de temps pour se terminer. ”

“ La réduction de l'oxydule de fer, auquel ce mélange s'attache et qu'il enferme, ne peut être faite ni par la vapeur de carbone, ni par son oxyde, il ne peut plus que se transformer en fer métallique par le carbone fixe. ”

“ La combustion du carbone donne la température nécessaire aux réactions de réduction et à la fusion des matières, spécialement des laitiers, c'est-à-dire des silicates alcalino-terreux, formés par la gangue et les fondants.
b. L'oxyde de carbone et le carbone produisent la réduction des oxydes de fer en fer métal. ”

“ L'analyse des gaz, pris à différentes profondeurs dans le haut-fourneau, montre qu'il y a dans toute cuve un endroit où il n'y a pas d'acide carbonique, mais seulement de l'oxyde de carbone ; cet endroit est situé plus ou moins haut au-dessus des tuyères, ce qui démontre que l'oxyde de carbone ne peut se transformer en CO 2 quand le fer est déjà entouré de scories à moitié liquides. ”

“ Mais un Suédois, Eggertz, fit connaître, il y a quelques années, un mode rapide et simple d'analyse du fer, fondé sur la colorimétrie ; il faut peu de temps pour faire du carbone une analyse suffisamment précise pour les besoins de l'industrie, qui, après tout, tient moins à connaître la dose exacte du carbone contenu dans les fers, que des termes de comparaison entre les divers produits de sa propre fabrication. ”

“ C'est ce minerai que le commerce traite dans des usines spéciales pour le livrer à l'industrie sous la forme de barres de toutes dimensions. Le principe de cette manipulation consiste à réduire par le charbon l'oxygène du composé, et à présenter à l'acide carbonique qui en résulte une substance pour laquelle il ait une grande affinité, telle que la chaux par exemple. Le fer est loin de sortir pur de cette première élaboration ; la présence du charbon l'influence, et, pour l'amener à l'état de fer proprement dit, il faut encore lui faire subir plusieurs réductions successives. ”

“ On sait que les différences qui existent entre le fer, l’acier et la fonte sont dues principalement à la dose de carbone qui se trouve mêlée au métal ; on admet que le fer proprement dit en contient moins de 1 millième, l’acier de 1 à 20 millièmes ; les fers qui renferment plus de 20 millièmes de carbone sont classés dans la catégorie des fontes. Le fer est ductile et malléable, se laisse forger et se soude facilement, mais ne se trempe pas et n’est fusible qu’à une température très élevée. ”

“ Si, au contraire, la marche régulière du fourneau permet au fer de se charger de carbone ; que le carbure plonge en forte proportion sous le bain de scories ; 1 affinité du fer pour le carbone diminuant d'autant plus qu'il en est plus saturé, le carbone surabondant est disposé à se séparer du métal et à former du graphite; et si l'on coule le métal dans un lit où il se refroidisse lentement, cette formation s'opère, la fonte se colore, la disposition de ses molécules change ”

“ Ce laitier ferrugineux et pâteux, en enveloppant les morceaux de coke ou de charbon, se trouvant ainsi en contact intime avec du carbone solide, cause la réduction de l'oxyde ferreux qu'il contient, et, sous l'influence d'une température excessive, de la silice, des terres, du phosphore, se réduisent en même temps à l'état métallique et se réunissent au fer. Cette réduction directe par du carbone solide produit naturellement de l'oxyde de carbone et pour chaque unité en poids de carbone ainsi transformé, il y a absorption de 2400 calories. ”

“ On avait essayé depuis longtemps de faire la recarburation avec du carbone pur ou avec de la fonte d'hématite. On n'avait pas bien réussi parce que ces réactifs, ne contenant pas de manganèse, ne réalisent pas le raffinage : l'action réductrice du carbone n'est pas suffisante pour bien détruire l'oxyde de fer. On a fait récemment de nouveaux essais sur l'emploi du carbone (procédé Darby) et on l'a rendu pratique en le combinant avec celui du ferro-manganèse. ”

“ En faisant passer do l'oxyde de carbone pur, dans une certaine mesure, sur de l'oxyde de fer, la réduction se fait beaucoup plus rapidement et plus complètement que si l'on avait employé de l'oxyde de carbone résultant de la combustion du C dans l'air atmosphérique, car alors il est en diffusion dans l'azote, ce qui démontre que dans la marche du haut-fourneau cette dilution est un mal qui, s'il n'est pas très grand, n'est cependant pas nécessaire. ”

“ Il est heureux aussi que l'achèvement de la réduction des oxydes puisse encore avoir lieu par le carbone fixe, pour empêcher, que, par une traversée éventuellement trop courte, une partie du fer reste dissoute dans le laitier à l'état d'oxydule. ”

“ Mais la proportion de carbone est-elle la seule caractéristique de l'acier? Quel est le rôle du silicium et des autres corps? Quelle est l'influence du carbone? La science n'a pas encore répondu à ces diverses questions.
Lorsque le métallurgiste veut obtenir du fer ou de l'acier au moyen de la fonte, il la soumet à des réactions chimiques dont l'expérience lui a démontré l'efficacité, pour séparer le métal des corps qui le rendent, impropre au service exigé. ”

“ Mais si on diminue le combustible jusqu'à ce que l'on arrive à une traversée normale, il faut bien considérer qu'un volume de charbon de bois ne pèse que le 1/10 du même volume de minerai et que par conséquent, il vient dans la cuve par chaque kil. de combustible en moins, 10 k° de minerai en plus, et si nous admettons ce dernier jusqu'à une contenance de 30 pour % de fer = 43 p. % oxyde de fer, nous avons néanmoins pour 4,3 k° en plus d'oxyde de fer, 2,33 en moins de gaz CO, ce par quoi la réduction directe par le carbone fixe en demeure encore infiniment plus grande. ”

“ Constatons encore que, pour obtenir cette fonte, on a toujours recours au charbon : seulement, dans la méthode électrique, il n’a d’autre rôle que de réduire le minerai en se transformant en oxyde de carbone et de carburer ensuite le fer mis en liberté, la quantité de chaleur que nécessitent la réduction, la carburation, ainsi que la fusion des gangues, la vaporisation de l’eau, etc., étant demandée au courant. ”