Les scories métallurgiques

[gryph58]

Je vous remercie pour vos explications et liens. J'ai encore appris un truc grâce au fofo bien que ça n'a rien à voir avec les fossiles et les minéraux.  

[mr42]

La description des procédés utilisés à Pontgibaud a fait l’objet de trois articles (C. Brouzet) parus en 1903 et 1904 dans la revue « La Houille Blanche ».

https://www.shf-lhb.org/articles/lhb/pdf/1903/09/lhb1903055.pdf

https://www.shf-lhb.org/articles/lhb/pdf/1903/10/lhb1903064.pdf

https://www.shf-lhb.org/articles/lhb/pdf/1904/02/lhb1904011.pdf

 

Le procédé d’extraction du plomb comprend deux étapes :

- dans un premier temps, la galène (sulfure de plomb) est grillée pour être transformée en oxydes de plomb,

- dans un deuxième temps, les oxydes sont réduits dans un haut-fourneau selon les mêmes principes que les hauts-fourneaux sidérurgiques.

 

Contrairement au fer, le plomb fond très facilement. Pour les scories, on a l’avantage de pouvoir utiliser les oxydes de fer comme fondants. Contrairement aux laitiers sidérurgiques, les scories de plomb sont très riches en fer.

C’est sur le diagramme ternaire FeO-SiO2-CaO qu’on pourra le mieux situer la composition.

 

 

On dispose d’une zone avec des températures de fusion proches de 1100°C : en remplaçant Al2O3 ou MgO par FeO, on gagne environ 200 degrés par rapport aux hauts-fourneaux sidérurgiques.

 

Les oxydes de plomb sont plus faciles à réduire que les oxydes de fer, ce dernier se retrouvera principalement à l’état +2 mais l’état +3 est également possible sous forme de magnétite.

En dehors des 3 principaux constituants, on rencontre généralement une forte teneur en zinc.

 

La teneur en plomb dans les scories devait être faible, C. Brouzet indique que les scories étaient analysées et ré-injectées si la teneur en plomb dépassait 1,5 %.

 

Après solidification, les principaux minéraux devraient être la wüstite, la magnétite, la fayalite, des pyroxènes, la wollastonite (FeO stabilise la wollastonite aux dépends de la pseudo-wollastonite) ou la willemite...

 

Les tests que j’ai pu faire confirment une forte teneur en fer ainsi que du calcium, du zinc et du baryum...

[elasmo]

Sujet très intéressant, et belles photos aussi

[paschy]

Bonjour,

 

Est-ce qu'un scan de cette publication d'une dizaine de pages vous intéresse ?

(Auteur: Francis LAUR.)

 

 

Est-ce que quelqu'un aurait des photos de litharge de four de coupelle ?

[svante.paabelle]

Existe t il  des collections de  laitiers ?   Voire de ballast ?    Ça pourrait être intéressant,  voire joli ... 

[mr42]

il y a 58 minutes, paschy a dit :

Bonjour,

 

Est-ce qu'un scan de cette publication d'une dizaine de pages vous intéresse ?

(Auteur: Francis LAUR.)

 

Pourquoi pas, c’est tout à fait dans le sujet. Ce sont les mines de Durfort ?

 

il y a 35 minutes, svante.paabelle a dit :

Existe t il  des collections de  laitiers ?   Voire de ballast ?    Ça pourrait être intéressant,  voire joli ... 

 

Il existe un site américain (National Slag Collection) qui répertorie de nombreuses photos de scories. Seule difficulté, il faut ouvrir les photos une par une.

http://hist-met.org/images/pdf/nsc2.pdf

 

[svante.paabelle]

il y a 4 minutes, mr42 a dit :

 

Pourquoi pas, c’est tout à fait dans le sujet. Ce sont les mines de Durfort ?

 

 

Il existe un site américain (National Slag Collection) qui répertorie de nombreuses photos de scories. Seule difficulté, il faut ouvrir les photos une par une.

http://hist-met.org/images/pdf/nsc2.pdf

 

 

Merci !

[mr42]

Comme pour le fer, nous allons remonter le temps.

Avant la grande époque de Pontgibaud, la concession de Saint-Martin-la-Sauveté fut un grand centre de production de plomb.

La fonderie de la Goutte (commune des Salles, 42) a fonctionné de 1730 à 1825.

 

http://www.geoforum.fr/topic/33791-la-concession-de-saint-martin-la-sauveté/

 

On trouve sur le site deux types de déchets aux propriétés très différentes.

 

Je commence par ceux qui ressemblent le plus à des scories de haut-fourneau :

 

 

Leur aspect entièrement vitreux avec quelques grosses bulles et de rares inclusions est très proche de ce qu’on trouve à Saint-Bénin-d’Azy ou à Condé-sur-Iton. La couleur varie entre le noir et le bleu sombre rubané. Le magnétisme est faible ou nul. La densité est autour de 3 pour des morceaux pas trop bulleux.

Au spectrographe, en revanche, on se rapproche des scories de Pontgibaud : le fer est présent mais moins net qu’à Pontgibaud, le calcium, le zinc et le baryum sont bien visibles.

Pour moi, ce sont bien les scories de réduction des oxydes de plomb dans un procédé de type haut-fourneau. Leur composition correspond à ce qu’on attend des résidus de l’extraction du plomb tandis que leur aspect vitreux ressemble à ceux des anciens hauts-fourneaux sidérurgiques au charbon de bois.

 

[mr42]

La fonderie de la Goutte a fait l’objet d’une présentation succincte dans la « Description géologique du département de la Loire » de Gruner publiée en 1857.

Ici comme à Pontgibaud, la réduction se fait dans un four à manche qu’on peut assimiler à un haut-fourneau de taille réduite.

Gruner précise qu'on utilisait bien le charbon de bois. Pontgibaud se rapproche davantage des procédés modernes par l’emploi de coke, le recours à des analyses chimiques…

Autre différence : à la Goutte, au moins dans les dernières années, le fer était introduit sous forme de ferrailles alors qu’à Pontgibaud, C. Brouzet parle de protoxyde de fer (FeO) dont l’origine n’est pas précisée. Le fer métallique contribuait à la réduction des oxydes de plomb et permettait une économie de charbon. FeO avait essentiellement un rôle de fondant.

 

[paschy]

Manuscrit inédit de 1900.

 

[mr42]

Merci pour ce document

[paschy]

Voici le scan du procédé Havemann.

 

Traitement Havemann.pdf

[mr42]

Merci Paschy, c'est un procédé original. As-tu d'autres informations sur l'usine de Rochelin?

[paschy]

Il y a 14 heures, mr42 a dit :

Merci Paschy, c'est un procédé original. As-tu d'autres informations sur l'usine de Rochelin?

Je n'ai rien trouvé de plus, ni sur les usines, ni sur le procédé.

[StephSavoie]

Bonjour 

Mettre des DT d'un autre site ne sert pas à Grand chose. Chaque scorie peut , sera , différentes suivant le procédé métallurgique employé. 

Les Bleues ne sont que des scories vitrifiées soit laitier basique avec  figures d'écoulement. En gros la matiere a été en mouvement à un instant T dans le four.

Quand aux températures avancée , seules des analyses peuvent permettre de les établirs. La stabilité des phases résultant de cette dernière. 

Les espèces minérales montrées peuvent tres Bien provenir des fonds de fours (matière , ajouts destinés à la scorfication). Et n'avoir rien à voir avec la petro de "base" des dits échantillons. 

voila :-)

 

 

[mr42]

Les scories que j’ai montrées jusqu’à présent viennent toutes de hauts-fourneaux ou de fours assimilables à des hauts-fourneaux. La solidification a lieu à l’extérieur du haut-fourneau, il n’est pas question de fonds de fours. Il est évident que le procédé a évolué au cours du temps mais les principes de base sont restés les mêmes.

Le but étant de d’extraire les scories à l’état liquide, il m’a semblé utile de montrer dans quelles conditions on peut obtenir des températures de fusion suffisamment basses même si la composition chimique réelle est plus compliquée que ce que peut montrer un diagramme ternaire. Et c’est exactement ce qu’a fait J.R. White dans l’article que je cite un peu plus haut.

[gaeldeploeg]

 

Une vue de mon gisement de pseudo météorites

 

 

Un échantillonnage rapide

Et, une grosse surprise pour moi. Il y a des cristallisations en section!

Même des macles en croix!!!

Alors merci mr42 Pour ce sujet et la révélation qui en découle: ce prolifique gisement. C'est génial.

[mr42]

C’est une voie ferrée 100% sidérurgique : du laitier pour le ballast et de l’acier pour les rails. C’était bien la peine de se donner tant de mal à les séparer!

[mr42]

On trouve également sur le site de la Goutte (ancienne fonderie de plomb, voir quelques messages plus haut) un deuxième type de déchets très différent du précédent et dont je ne comprends pas l’origine.

Il s’agit de masses grises avec quelques taches de rouille. Les bulles sont rares, la densité est assez élevée : autour de 4,8.

La dureté est entre le cuivre et le verre.

 

 

Elles présentent un fort magnétisme et une résistance électrique de quelques ohms. Avec un fer à souder (environ 450°C) on constate un ramollissement.

Au spectrographe, on note une forte teneur en fer, plomb et zinc. Il y a également du calcium, du potassium…

Au microscope, elles sont microgrenues avec des grains d’aspect métallique et d’autres plus ou moins colorés qui font plus penser à des minéraux.

 

 

Après attaque à l’acide chlorhydrique (pas d’effervescence) les grains colorés ont disparu, l’aspect métallique est plus marqué.

 

 

À l’évidence, il y a au moins une phase métallique. De tous les métaux cités, le plomb est le plus facile à réduire et doit se trouver à l’état métallique. Le fer et le zinc sont peut-être réduits mais le calcium et le potassium doivent rester oxydés.

Il peut s’agir d’un déchet, d’un produit intermédiaire, d’un produit valorisable…

Je sèche.

[gryph58]

Curieux ce truc ! Je trouve que ça un air de famille avec certaines pyrites.

[SACHA16]

A première vue on dirait un morceau de minerai brut (en enlevant les bulles,...), mais avec les agrandissements ton échantillon me donne l'impression de ne pas avoir subit tout ses cycles de transformation. Comme si le minerai avait été chauffé, voir fondu et après on l'aurait laissé refroidir très lentement (d'où le peu de bulles et qui plus est très petites). Et après, basta, plus rien, oublié. Comme s'il n'avait pas subit de séparation de ses composants, ou pas en totalité. Etrange. Je ne comprends pas moi non plus ce qui a pu lui arriver.

[mr42]

Oui, c’est étrange.

Ce qui est certain c’est que le courant électrique traverse d’un bout à l’autre. Il y a une matrice métallique continue. Mais il y a d’autres grains non métalliques, des sulfures de fer, pyrite ou peut-être troïlite, pourquoi pas…

Ça doit bien venir des minerais locaux mais pour arriver au métal, il a fallu une transformation profonde.

Peut-être ont-ils essayé de décomposer la galène par réaction directe avec du fer métallique? Du point de vue de la chimie ça doit marcher mais ils se retrouvaient avec un mélange qui demandait encore pas mal de travail. Avec une densité de 4,8 la teneur en plomb ne pouvait pas être très élevée.

 

[SACHA16]

Effectivement la densité de 4,8 est faible et donc sa teneur en plomb pas très élevée aussi. C'est peut être le résultat d'essais sur la possible utilisation du minerai de départ, qui se seraient soldés par un échec.

[jjnom]

Vrai que c'est bizarre.

Si le courant circule, c'est qu'on a du métal à l'état d'élément. Et les métaux natifs, ça n'est pas trop courant. Donc, il y a probablement eu une réduction par traitement métallurgique.

Mais alors pourquoi autant de métal mis à la poubelle?

Ce qui présente un éclat métallique sur les photos, qui ramollit à une température inférieure à 450°C, pourrait être du plomb ou son copain, le zinc. Mais comme il n'y a pas de dégagement gazeux avec HCl, fort à parier qu'il s'agit de Pb. On peut avoir une estimation de la dureté des parties à éclat métallique (plomb = 1.5)?

En zoomant sur les macrophotos, on observe au moins 2 phases: les parties d'aspect métallique et une autre gris-clair pas bien identifiable à l'œil mais qui pourrait être de la kirchsteinite, une olivine Ca-Fe qui pourrait expliquer la densité globale de l'échantillon.

Quelques petites cavités montrent des cristaux prismatiques: cérusite? ou autre?

Remarque: il vaut mieux éviter d'utiliser le terme microgrenu au niveau de la texture. Au niveau géologique, cela suppose des pressions et temps de refroidissement qui ne se rencontrent pas en métallurgie.

[mr42]

Les grains sont trop petits, on ne peut tester qu’une dureté globale.

La dureté apparente n’est pas celle du plomb, la densité est loin de celle du plomb pur : le plomb métallique ne peut pas être le seul responsable de la conductibilité électrique. Il doit y avoir un autre métal.

Le magnétisme pourrait venir de fer métallique ou de magnétite.

À l’état métallique, le plomb ne se mélange ni avec le fer ni avec le zinc. Entre le fer et le zinc, c’est plus compliqué. S’il y a du zinc métallique, il est probablement combiné avec le fer.

De la cérusite ? Il y aurait eu quelques bulles avec HCl ?

Je ne pense pas qu’on voie des cavités sur les 2 dernières photos. Ce sont plutôt des ombres dues à un éclairage oblique.

Pas facile de parler le géologue, les termes se réfèrent tantôt à un état, tantôt au processus qui a conduit à cet état...