L'Eleclrochimie et F Eledromélallurgie n'ont pas échappé à F influence que la guerre de 1914-1918 a exercée et exerce encore aujourd'hui sur toutes choses. Celle infuence a eu des conséquences économiques et techniques, variables suivant les pays et selon les époques.
Pendant quatre ans, la France n'a pas seulement mis en commun avec ses alliés ses ressources indus- trielles et le savoir de ses ingénieurs ; elle a dû parfois en faire bénéficier les neutres, en leur facilitant la mise en route de fabrications jusque-là inexistantes dans ces pays.
Une crise de surproduction était fatale ; elle est maintenant heureusement surmontée et dans des condi- tions qui font honneur à la clairvoyance et aux mérites techniques de nos Sociétés de houille blanche.
Nous nous proposons de donner ici un aperçu succinct de la situation actuelle de FEleclrochimie et de F Eledromélallurgie et de passer rapidement en revue les résultats principaux des recherches, d'ordre scien- tifique ou technique, faites dans ce domaine.
A P P A R E I L L A G E
Eledrolyscars. — On a réussi, en ces dernières années, à cons
truire des appareils d'électrolyse b e a u c o u p plus puissants q u ' a u trefois» a y a n t p a r conséquent u n e p r o d u c t i o n spécifique plus considérable, a v e c des frais d'installation et u n e dépense de service plus faibles.
C'est ainsi p a r exemple q u e , dans certains t y p e s d'électro- lyseurs à h y d r o g è n e et oxygène, à sodium, etc., l'intensité absor
bée a t t e i n t a c t u e l l e m e n t 10.000 ampères e t q u e la Compagnie d'Àlais, Froges et C a m a r g u e , qui a été la première à m e t t r e en route en 1914 des cuves à a l u m i n i u m de 20.000 ampères, étudie une cuve de 27.000 à 30.000 a m p è r e s .
Fours électriques. — L a puissance des fours électriques tend aussi à être p o r t é e au m a x i m u m c o m p a t i b l e avec les possibilités moyennes d ' a l i m e n t a t i o n en énergie électrique.
Nos usines françaises ne p e u v e n t guère s'accommoder en général de fours a b s o r b a n t plus de 3.000 à 4.000 K W . Certaines grandes usines étrangères, comme celles de Piesteritz et de Muscle Shoals, q u i disposent d ' u n e puissance de 65.000 et 90.000 KW, o n t a d o p t é , p o u r u n i t é , le four t r i p h a s é de 8.000 K W , dont on connaissait déjà, en 1914, quelques t y p e s en fonctionnement.
Il ne faut p a s oublier q u ' à p a r t i r de 1916, u n certain nombre de brevets f o n d a m e n t a u x sur les fours électriques industriels sont tombés clans le d o m a i n e public. Cette circonstance, jointe à la suractivité p r o v e n a n t de la guerre, explique la floraison, si abon
dante en ces derniers t e m p s , de n o u v e a u x b r e v e t s relatifs a u x fours électriques et c o n c e r n a n t le plus s o u v e n t des modifications ou améliorations de détail, p a r r a p p o r t a u x t y p e s généraux pri
mitifs. Si i n t é r e s s a n t s q u e soient certains des perfectionnements proposés et déjà appliqués, leur é n u m é r a t i o n nous entraînerait trop loin et nous nous c o n t e n t e r o n s de signaler, en raison de son principe n o u v e a u e t des applications originales qu'il a déjà re
çues, le four à i n d u c t i o n à h a u t e fréquence, étudié a u x E t a t s - Unis par le Professeur N o r t h r u p e t construit p a r l'Ajax Electro- thermie Co. E n F r a n c e , le chauffage p a r induction à h a u t e fré
quence a été étudié, avec le concours de la Direction des Inven
tions, p a r MM. R i b a u d e t Dufour, e t des types de fours, un peu différents d u four américain, o n t déjà été réalisés.
Electrodes. — L a fabrication des électrodes en carbone amorphe,
p o u r les fours électriques e t les cuves à a l u m i n i u m , a d û se développer p o u r faire face a u x besoins de la c o n s o m m a t i o n , q u i p a r a i s s e n t être a u j o u r d ' h u i de l'ordre de 200.000 t o n n e s p a r a n . Cette fabrication, qui exige u n matériel puissant e t c o û t e u x , n é cessite en outre des soins attentifs, p o u r obtenir u n e q u a l i t é d'électrode résistant au service parfois très d u r q u i lui est de
m a n d é , s u r t o u t d a n s les fours à acier.
L e c h a r b o n de cornues d e v e n a n t de plus en plus r a r e , on e m ploie m a i n t e n a n t comme m a t i è r e première l ' a n t h r a c i t e forte
m e n t calciné, ou m i e u x u n mélange d ' a n t h r a c i t e dégazé e t d e c h a r b o n de cornues ; la fabrication a été r e n d u e , de ce fait, plus délicate e t il a fallu a p p o r t e r certaines modifications d a n s la p r é p a r a t i o n de la p â t e . L e coke de pétrole est resté la m a t i è r e d e base p o u r les électrodes à a l u m i n i u m .
Les électrodes en g r a p h i t e ne sont plus seulement employées d a n s l'électrolyse h u m i d e e t ignée ; elles c o m m e n c e n t à ê t r e a d o p t é e s p a r les électrosidérurgistes, malgré leur p r i x nécessaire
m e n t plus élevé, en raison des a v a n t a g e s qu'elles p r é s e n t e n t , d a n s le four à acier, sur les électrodes en carbone a m o r p h e . Il a fallu n a t u r e l l e m e n t a u g m e n t e r les dimensions en conséquence e t les d e u x p r i n c i p a u x fabricants, l'Acheson G r a p h i t e Co e t la Société des Electrodes de la Savoie, livrent actuellement des électrodes en g r a p h i t e de 300 m / m de d i a m è t r e .
L a n o u v e a u t é , u n p e u sensationnelle, est l'électrode de Sôder- berg, dite électrode continue ou électrode à cuisson a u t o m a t i q u e . A v r a i dire, les premiers essais de Sôderberg r e m o n t e n t à 1909 ; mais c'est en 1918 seulement qu'il arriva à u n e m a r c h e i n d u s trielle satisfaisante. L'idée consiste à fabriquer e t à cuire l'élec
t r o d e sur le four m ê m e , en allongeant la p a r t i e supérieure, à m e sure q u e la p a r t i e inférieure se consume. P o u r cela, l'électrode est constituée p a r des a n n e a u x en tôle de fer, q u i p e u v e n t s'ajouter les u n s a u x a u t r e s et à l'intérieur desquels on pilonne la p â t e d'électrode ; celle-ci est cuite a u t o m a t i q u e m e n t p a r la chaleur du four e t p a r l'effet J o u l e . L e procédé Sôderberg, qui c o m m e n c e à ê t r e appliqué en F r a n c e e t qui est s u r t o u t r é p a n d u en Scan
dinavie e t en Amérique, p a r a î t donner d'excellents r é s u l t a t s .
Protection des électrodes. — Les dispositifs anciens de protection des électrodes sont toujours employés ; des dispositifs n o u v e a u x p a r m i lesquels il f a u t citer l'économiseur F i a t , p e r m e t t e n t de r é d u i r e ou de s u p p r i m e r la combustion des électrodes, d a n s la t r a v e r s é e de la v o û t e des fours à acier.
ÉLECTROMÉTALLURGIE
Aperçu sur TÉlectrochimie et PÉlectrométallurgie de 1914 à 1923
Pur G E O R G E S F L U S I N ,
Professeur à la Faculté des Sciences de Grenoble, Directeur de FInstitut d'Elcctrochimie et d'Eledromélallurgie.
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1924016
7 2 LA HOUILLE BLANCHE
D a n s les fours à cuve o u v e r t e , le d é g a g e m e n t des gaz se p r o d u i t s u r t o u t contre 1'electro de e t l'enveloppe de p r o t e c t i o n est r a p i d e m e n t d é t r u i t e au c o n t a c t des flammes. En disposant a u t o u r des électrodes des grilles ou paniers, formés de serpentins ou de spirales en t u b e s de fer à circulation d'eau, la charge se t r o u v e m a i n t e n u e , sur une certaine h a u t e u r , e n t r e F électrode et la paroi discontinue 'constituée p a r les tubes de fer ; le dégazage latéral, p a r les intervalles de la paroi, p r e n d alors u n e g r a n d e i m p o r t a n c e e t la c o n s o m m a t i o n d'électrode est f o r t e m e n t diminuée, Ce dispo
sitif est appliqué, depuis quelques années, d a n s u n g r a n d n o m b r e d'usines françaises et étrangères.
Récupération des gaz et des fumées. — On sait que la p l u p a r t des fours électriques, où s'accomplissent g é n é r a l e m e n t des réac
tions de réduction, laissent é c h a p p e r des t o r r e n t s d ' o x y d e de car
bone, qui b r û l e n t au c o n t a c t de l'air. L a r é c u p é r a t i o n de l'oxyde de carbone des fours électriques et son utilisation calorifique ou chimique seraient d'un g r a n d i n t é r ê t économique. D e divers côtés, en particulier p a r Heïfenstein, des essais de récupération ont été t e n t é s ; il semble que l'on soit sur la b o n n e voie, sans que cepen
d a n t la solution puisse être considérée c o m m e acquise. On ne p a r a î t p a s avoir r e m a r q u é que le problème a été obligatoirement résolu, e t depuis l o n g t e m p s déjà, avec les fours à phosphore.
P a r contre, la condensation des poussières e t des fumées s ' é c h a p p a n t des fours clos est a u j o u r d ' h u i possible, grâce au procédé Cottrell (décharges électrostatiques à h a u t e tension).
L'installation est coûteuse et d ' u n f o n c t i o n n e m e n t délicat ; mais le procédé commence à être a p p l i q u é à u n c e r t a i n n o m b r e de fabrications, p a r exemple à celle de l'acide p h o s p h o r i q u e .
E L E C T R O C H I M I E É L E C T R O L Y T I Q U E
Hydrogène et oxygène. — L a fabrication d ' h y d r o g è n e et d'oxy
gène, p a r électrolyse d ' u n e solution aqueuse alcaline, a v a i t subi un t e m p s d'arrêt, t r è s net, du fait de la concurrence de l'acéty
lène e t de l'oxygène séparé p a r les machines à froid. On constate une reprise m a r q u é e des installations électrolytiques, d u e a u x applications nouvelles de l'hydrogène, telles q u e le durcissement des huiles et la synthèse c a t a l y t i q u e de l ' a m m o n i a c , sans parler des besoins, naguère considérables, p o u r le gonflement des aéros
t a t s .
L ' h y d r o g è n e électrolytique ne s a u r a i t guère l u t t e r contre l'hydrogène au charbon, dans les p a y s houillers ; mais, dans les pays riches en énergie hydro-électrique et parfois dépourvus de t o u t gisement de charbon, comme l'Italie, l'électrolyse de l'eau constitue la solution de choix p o u r la synthèse de l'ammoniac, en v u e de laquelle elle r e n d inutile la coûteuse installation de purifi
cation des gaz. On l'a bien compris en Italie, et l'on commence à apercevoir, en F r a n c e e t a u x E t a t s - U n i s , t o u t l'intérêt q u e p e u t présenter, dans certains cas, ce m o d e d'obtention de l'hydrogène.
Il a fallu é v i d e m m e n t s'orienter vers la construction d'électro- lyseurs à g r a n d r e n d e m e n t spécifique, et à faibles dépenses d'installation e t d'entretien. Aussi trouvons-nous, comme appa
reils récents, la cellule Fauser, d'usage c o u r a n t en Italie, avec des t y p e s de 6.000 à 8.000 ampères, la cellule anglaise Knowles et la cellule américaine Electrolabs, dont íes unités les plus fortes a b s o r b e n t 10.000 ampères. Il faut également citer la cellule suisse P e c h k r a n z , du t y p e électrolyseur filtre-presse, dans laquelle les diaphragmes en a m i a n t e sont remplacés p a r des feuilles minces de nickel, perforées d'environ 1.200 trous p a r c m2.
On a proposé, de divers côtés, l'électrolyse d e l'eau comme mode d ' a c c u m u l a t i o n , sous forme chimique, des résidus d'énergie élec
t r i q u e ; l'idée est séduisante e t p e u t recevoir certaines applica
tions, à condition q u e l ' a m o r t i s s e m e n t et l'entretien des gazo
m è t r e s d ' a c c u m u l a t i o n n ' a n n u l e p a s l'économie réalisée sur l'éner
gie électrique.
Chlore et soude. — L'électrolyse des solutions de chlorure alcalin (sodium ou p o t a s s i u m ) p e r m e t d'obtenir, s u i v a n t les conditions d a n s lesquelles elle est p r a t i q u é e , ou du chlore et un h y d r a t e alcalin (soude ou potasse), ou u n hypochJorite ou un c h l o r a t e ou un perchlorate alcalin.
E n 1914, il n ' e x i s t a i t en F r a n c e q u e d e u x usines produisant le chlore p a r électrolyse, celles de la Motte-Breuil (Oise) et de Pomblière (Savoie) ; leur puissance de p r o d u c t i o n ne dépassait p a s 5 t o n n e s de chlore p a r j o u r . E n 1917, la F r a n c e comptait 11 fabriques de chlore électrolytique, d o n t 7 d a n s la région des Alpes, avec une puissance de p r o d u c t i o n de 50 t o n n e s par jour.
C'est q u e la p l u p a r t des gaz et p r o d u i t s a s p h y x i a n t s , dont l'emploi a été i n a u g u r é p a r l'Allemagne en avril 1915, étaient à base de chlore. Aussi t o u s les p a y s belligérants ont-ils dû, pen
d a n t la guerre, développer c o n s i d é r a b l e m e n t leur production, par voie d'électrolyse, de chlore e t de soude, c e t t e dernière étant aussi l'objet d'applications i m p o r t a n t e s , en particulier la synthèse du p h é n o l .
D e p u i s la guerre, les usines françaises o n t perfectionné leurs installations et mis au p o i n t t o u t e u n e série de fabrications de dérivés chlorés, qui é t a i e n t un peu l ' a p a n a g e de l'Allemagne ; les a u t r e s p a y s o n t fait de m ê m e .
D e u x classes d'électrolyseurs paraissent plus généralement employées : les électrolyseurs à c a t h o d e de m e r c u r e , soit du type Solvay, soit du t y p e Castner modifié, avec, bien entendu, des anodes en g r a p h i t e e t non plus en p l a t i n e ; les électrolyseurs à d i a p h r a g m e en a m i a n t e , soit du t y p e primitif Hargreaves-Bird (cellules Towsend, Nelson, Allen-Moore, de Vains), soit du type Ciba (cellule de M o n t h e y ) . On a t t e i n t a u j o u r d ' h u i u n rendement des a m p è r e s de 93 à 95 % .
Ilypochlorites. — L a p r é p a r a t i o n électrolytique de lessives d'hypochlorite de soude, destinées a u b l a n c h i m e n t des textiles ou de la cellulose, n e se développe q u ' a v e c u n e e x t r ê m e lenteur.
Les raisons de cette s t a g n a t i o n s o n t m u l t i p l e s ; les principales s o n t le coût élevé des électrolyseurs, le r e n d e m e n t faible, la con
s o m m a t i o n exagérée en énergie électrique.
Il est possible que la s i t u a t i o n se modifie, car la formation électrolytique des hypochlorites a fait et fait encore l'objet d'un g r a n d n o m b r e d e recherches, s u r t o u t en Allemagne, où se trou
v e n t à peu près les seuls c o n s t r u c t e u r s de cellules à hypochlo
rites.
Chlorates et perchtorates. — L e s c h l o r a t e s et perchlorates étant t o u s d e u x des c o n s t i t u a n t s d'explosifs, la fabrication de ces corps a pris, p e n d a n t la guerre, u n e e x t e n s i o n considérable, dans t o u s les p a y s d e houille b l a n c h e . Aussi le m a r c h é d'exportation français s'est-il t r o u v é fort d i m i n u é , p a r suite de la création d'usines à chlorates, d a n s les p a y s jusqu'ici i m p o r t a t e u r s .
D a n s l'électrolyse des chlorates, l'anode en p l a t i n e a presque d i s p a r u e t a été remplacée g é n é r a l e m e n t p a r l'anode en graphite et parfois p a r l'anode en oxyde de fer m a g n é t i q u e fondu ; l'anode en fonte au silicium ne p a r a î t p a s avoir d o n n é les r é s u l t a t s qu'on espérait.
L a m a r c h e acide est p a r t o u t a d o p t é e , r e n d u e d'ailleurs o № g a t o i r e p a r remploi du g r a p h i t e ; le r e n d e m e n t des ampères voisin de 80 % .
L a fabrication d u p e r c h l o r a t e de soude, intense pendant la g u e r r e en v u e d e la t r a n s f o r m a t i o n en p e r c h l o r a t e d'ammoniaque.
e>st revenue à son t o n n a g e ancien, t r è s faible ; la production est irrégulière.
Persulfates et eau oxygénée. — L ' i n d u s t r i e des persulfates élec- iroiytiques, peu i m p o r t a n t e en comparaison des industries pré
cédentes, p a r a î t en voie d'évolution. Des t r a v a u x et des essais nombreux o n t été faits sur l'hydrolyse de l'acide persulfurique ou des persulfates e t la f o r m a t i o n d'eau oxygénée.
L'eau oxygénée serait ainsi o b t e n u e en d e u x phases ; une phase électrolytique e t u n e p h a s e chimique. Plusieurs usines fonctionnent déjà sur ces principes, d o n t la réalisation industrielle est très délicate.
E L E C T R O M É T A L L U R G I E É L E C T R O L Y T I Q U E PAR V O I E H U M I D E
Cuivre. — Le raffinage électrolytique du cuivre n'est pas seu
lement la première application de l'électrolyse à la métallurgie ; il en est encore la plus i m p o r t a n t e . Cette i n d u s t r i e a été amenée à un h a u t degré de perfection, n o t a m m e n t a u x E t a t s - U n i s , dont la production r e p r é s e n t e plus de 75 % de la p r o d u c t i o n mondiale.
La séparation e t la récupération des éléments a u t r e s que le cuivre ont été étudiées d a n s t o u s leurs détails, m ê m e p o u r ceux qui n'ont poiir ainsi dire p a s de débouchés ; c'est ainsi q u e les usines américaines p e u v e n t fournir p a r an 50.000 kilogs de tellure et 150.000 kilogs de sélénium.
L'extraction électrolytique du cuivre à p a r t i r du minerai grillé, p a r lessivage, puis électrolyse de la solution, est l'objet de maints procédés déjà anciens. Mais la lixiviation acide faisait passer i n é v i t a b l e m e n t en solution le fer avec le cuivre et il était nécessaire de m a i n t e n i r le fer à l'état ferreux p o u r avoir un rendement en cuivre acceptable. Plusieurs usines américaines fonctionnent a u j o u r d ' h u i , qui o n t t o u r n é la difficulté ; des divers moyens employés, la r é d u c t i o n p a r le gaz sulfureux, s u i v a n t le procédé Greenawalt, p a r a î t u n des plus efficaces.
Fer. — E n 1914, les E t a b l i s s e m e n t s B o u c h a y e r e t Viallet, de Grenoble, se p r é p a r a i e n t à m e t t r e en r o u t e la première usine de fer électrolytique, p a r les procédés de la Société « Le Fer ».
Après u n e mise au point q u e la période de guerre n ' é t a i t pas pour faciliter, le fer électrolytique B é v é est actuellement un métal industriel, que les usines de Grenoble p e u v e n t produire, à raison de 2 t o n n e s p a r j o u r , sous forme de t u b e s a y a n t 4 mètres de longueur e t j u s q u ' à 200 m / m de d i a m è t r e e t 7 m / m d'épaisseur.
En outre de ses propriétés m é c a n i q u e s r e m a r q u a b l e s , le fer électrolytique possède u n e p u r e t é exceptionnelle ; c'est ce qui a incité la Société de F i r m i n y à m e t t r e au point, d a n s ses usines de Rioupéroux, le procédé américain Burgess, à cathodes fixes.
L'affinage électrolytique du fer p e u t avoir un t r è s grand avenir et les t r a v a u x r é c e n t s d ' E u s t i s et de Mac Mahon témoignent de l'intérêt q u ' é p r o u v e n t les ingénieurs américains p o u r ce sujet.
Zinc. — L a naissance e t le d é v e l o p p e m e n t r a p i d e de la métal
lurgie électrolytique du zinc est un des faits les plus saillants de la dernière décade ; les premières t o n n e s de zinc électrolytique ont été p r o d u i t e s en 1915, en Amérique, et la production possible atteint déjà a c t u e l l e m e n t 120.000 t o n n e s p a r an.
Les deux g r a n d e s usines américaines et l'usine australienne sont en plein f o n c t i o n n e m e n t ; u n e usine italienne vient d'être mise en route et d e u x usines françaises sont en a m é n a g e m e n t .
Tous les procédés r é p o n d e n t a u x g r a n d e s lignes suivantes : grillage du minerai, lixiviation p a r l'acide sulfurique dilué,
purification complète des solutions, électrolyse de la solution p u r e de sulfate de zinc, avec anodes insolubles.
Il est intéressant de souligner que les a v a n t a g e s du procédé électrolytique sont assez m a r q u é s pour que l'un des a d m i n i s t r a t e u r s de l'usine de Great Falls envisage 3a possibilité de produire l'énergie électrique p a r la combustion du charbon.
Nickel. — Le seul procédé électrolytique, employé industriel
l e m e n t au Canada, pour l'affinage des m a t t e s nickel-cuivre, est le procédé H y b i n e t t e ; il consiste à griller partiellement la m a t t e concassée, à la lessiver p a r u n e solution d'acide sulfurique qui dissout s u r t o u t le cuivre, à refondre et à couler en anodes la m a t t e enrichie, puis à s o u m e t t r e à une électrolyse fractionnée.
Autres métaux. — L e succès du zinc électrolytique, ainsi q u e les conditions économiques particulièrement favorables du m a r ché, o n t suscité de n o m b r e u x t r a v a u x sur l'électrométallurgie h u m i d e .
P o u r certains m é t a u x , tels que le p l o m b , l'étain, le c a d m i u m , ces t r a v a u x o n t conduit à des installations industrielles, presque t o u t e s localisées en Amérique, la g r a n d e spécialiste en m a t i è r e d'électrolyse des solutions métalliques. D a n s ces procédés, la phase chimique de p r é p a r a t i o n et de purification de l'électrolyse est s o u v e n t fort compliquée ; elle est toujours t r è s i m p o r t a n t e . Mais c e t t e complication, admissible avec les t o n n a g e s énormes du zinc électrolytique, p e u t devenir prohibitive p o u r des installa
tions à faible production, si des facteurs favorables, tels que la récupération des m é t a u x précieux c o n t e n u s , ne v i e n n e n t p a s r é t a blir l'équilibre.
E L E C T R O M É T A L L U R G I E É L E C T R O L Y T I Q U E P A R V O I E I G N É E
Sodium. — C'est toujours p a r électrolyse de la soude caustique fondue q u e s'obtient la presque t o t a l i t é du sodium livré au com
merce ; les installations industrielles, faites pour extraire le sodium p a r électrolyse du chlorure fondu, paraissent subsister avec quel
que peine et n ' y réussissent p a s t o u j o u r s . Il f a u t a d m e t t r e que la différence d a n s les p r i x des matières premières est au moins compensée p a r les difficultés de fabrication.
E n s o m m e , îa métallurgie du sodium n ' a progressé que sur des points de détail : a u g m e n t a t i o n de la puissance des cuves, amélio
r a t i o n s d a n s la construction e t le fonctionnement, connaissance plus complète, et due en p a r t i e a u x t r a v a u x de N e u m a n n , de l'influence du chlorure et du c a r b o n a t e de sodium c o n t e n u s d a n s la soude c a u s t i q u e .
Magnésium. — Depuis 1914, l'électrométallurgie du m a g n é s i u m a cessé d ' ê t r e le monopole de l'Allemagne. L a F r a n c e , l'Angleterre et les E t a t s - U n i s o n t dû se procurer, p a r leurs m o y e n s propres, le m é t a l qui leur é t a i t nécessaire.
Le m a g n é s i u m est p r o d u i t p a r électrolyse ignée du chlorure d e m a g n é s i u m ou d ' u n mélange de chlorure de m a g n é s i u m e t de chlorure de p o t a s s i u m . L ' u s i n e anglaise a appliqué, depuis peu, le procédé, déjà ancien, proposé p a r Ashcroft p o u r les m é t a u x alcalins et le m a g n é s i u m et consistant à p r é p a r e r dans un premier électrolyseur u n alliage de plomb-sodium ou de p l o m b - m a g n é s i u m , qui, t r a i t é d a n s un second électrolyseur, libère le m é t a l léger. II convient d ' a t t e n d r e les r é s u l t a t s de l'exploitation industrielle p o u r j u g e r de la valeur de ce procédé, qui soulève certaines objections techniques.
L e m a g n é s i u m a t r o u v é , en ces dernières années, u n e applica
tion nouvelle e t pleine de promesses, a v e c les alliages ultra-légers, de densité inférieure à 2 e t r e n f e r m a n t 8 5 à 92 % d e m a g n é s i u m .
74 LA HOUILLE BLANCHE
Aluminium. — L a guerre a fait e n t r e r l ' a l u m i n i u m d a n s la catégorie des m é t a u x usuels. Des usines nouvelles o n t été construi
tes en Amérique, d o n t la capacité de p r o d u c t i o n a triplé et est actuellement de 100.000 t o n n e s , soit environ 40 % de la capacité mondiale ; en Allemagne, qui d é p e n d a i t de 1*Autriche et de la Suisse p o u r sa c o n s o m m a t i o n ; enfin en Norvège, p a r des Sociétés anglaises et françaises.
Les cuves à anodes p e t i t e s et nombreuses o n t été définitive
m e n t remplacées, au moins en E u r o p e , p a r les cuves de 12.000 à 20.000 ampères, avec un p e t i t n o m b r e de grosses anodes. On a réussi, d a n s certaines usines, e t n o t a m m e n t clans les usines alle
m a n d e s où le prix de l'énergie thermo-électrique est assez élevé, à abaisser sensiblement le voltage de régime au-dessous de 7 volts.
Cêrium. — L e cérium, o b t e n u p a r électrolyse du chlorure de cérium fondu, est transformé en ferro-cérium, alliage p y r o p h o - rique qui constitue les pierres à b r i q u e t s . A v a n t 1914, le cérium n ' é t a i t p r o d u i t q u e p a r une Société austro-allemande. P e n d a n t la guerre, des fabriques de cérium ont été créées en F r a n c e et a u x E t a t s - U n i s .
E L E C T R O C H I M I E É L E C T R O T H E R M I Q U E
Carbure de silicium, —• L e c a r b u r e de silicium, généralement connu sous le n o m de c a r b o r u n d u m , est devenu u n p r o d u i t réfrae- taire industriel, d o n t les propriétés intéressantes a v a i e n t été signalées depuis assez longtemps et qui est susceptible d'applica
tions multiples.
E n outre de son emploi c o u r a n t comme abrasif, et m a i n t e n a n t comme réfractaire, le c a r b u r e de silicium sert aussi de m a t i è r e de base dans la p r é p a r a t i o n de résistors p o u r fours électriques ; ces résistors d o n n e n t d'excellents r é s u l t a t s et leur usage t e n d à se généraliser.
D a n s là fabrication elle-même, t o u j o u r s c o n d u i t e d'après les principes f o n d a m e n t a u x primitifs, des progrès sensibles ont été réalisés, qui o n t permis, p a r exemple, a u x usines françaises de Tarentaise, d'obtenir u n p r o d u i t en cristaux incolores et t r a n s p a rents, d'une p u r e t é v r a i m e n t exceptionnelle.
Carbure de calcium. — L a puissance de p r o d u c t i o n mondiale des usines à carbure de calcium doit être voisine a u j o u r d ' h u i de 800.000 tonnes, ce qui représente près de trois fois la production de 1913. Cette extension est due, en m a j e u r e p a r t i e , au développe
m e n t de l'industrie de la c y a n a m i d e calcique. P a r m i les applica
tions chimiques de l'acétylène, la fabrication des dérivés chlorés et la synthèse r e m a r q u a b l e de l'acide monochloracétique mise récem
m e n t au point p a r la Compagnie d'Alais, sont jusqu'ici les seules qui a b s o r b e n t u n t o n n a g e appréciable de carbure ; les a u t r e s syn
thèses organiques à p a r t i r de l'acétylène sont pour ainsi dire p r ê t e s à être mises en r o u t e , dès que le carbure p o u r r a être obtenu à u n prix assez b a s .
Au p o i n t de v u e fabrication, peu de choses v r a i m e n t nouvelles.
Les fours à électrodes en série, nés en F r a n c e , y deviennent à la mode, après avoir passé p a r l'étranger ; les fours triphasés, avec leurs trois électrodes alignées, sont toujours discutés, au moins p o u r les moyennes puissances ; les r e n d e m e n t s s'amé
l i o r e n t , non p o i n t seulement d u fait que la richesse moyenne d u c a r b u r e a diminué forcément de 1914 à 1921, en raison de la h a u t e t e n e u r en cendres des r é d u c t e u r s . Les r é s u l t a t s officiels à la mise en r o u t e de l'usine de Muscle Shoals, avec des fours de 6.000 à 7.500 K W . accusent u n r e n d e m e n t de 8,1 K g . au KW-jour, p o u r du c a r b u r e à 279 litres. Ces chiffres concordent d'une façon
f r a p p a n t e avec la courbe si i n s t r u c t i v e d é t e r m i n é e en 1900 par Ch.-A. Keller et d o n n a n t les p r o d u c t i o n s au K W - j o u r en fonction de la richesse en c a r b u r e : Keller p r é v o y a i t une p r o d u c t i o n de 8,8 K g . pour du c a r b u r e à 280 litres.
Sulfure de carbone. — Le sulfure de carbone se fabrique depuis 1895 environ, a u x E t a t s - U n i s , p a r le procédé T a y l o r . Malgré les a v a n t a g e s t r è s nets que présente la voie é l e c t r o t h e r m i q u e , Taylor n ' a v a i t p a s rencontré d ' i m i t a t e u r s ; il ne s'en é t a i t d'ailleurs jamais plaint. U n compte-rendu fort i n t é r e s s a n t , d'installation nouvelle pour la fabrication, au four électrique, du sulfure de carbone, a été publié, l'an dernier, p a r R i c h t e r ; ses u n i t é s produisent une t o n n e p a r j o u r . L'objection principale, en E u r o p e , était pré
cisément la difficulté de construire des fours à faible produc
t i o n .
Composés azotés. — L a s y n t h è s e de Vacide azotique, par le procédé à l'arc, cherche t o u j o u r s le perfectionnement décisif, et n o n i m p r o b a b l e , qui lui a s s u r e r a i t u n e p a r t prépondérante d a n s le m a r c h é de l'azote. Il ne faut p a s oublier, en effet, que les m a t i è r e s premières sont l'air et l'eau, les seuls p r o d u i t s au monde qui ne c o û t e n t rien ou à peu près rien. Depuis 10 a n s , des pro
grès n o t a b l e s o n t été réalisés : on arrive m a i n t e n a n t à une pro
d u c t i o n de 80 gr. d'acide a z o t i q u e 100 %, alors q u ' e n 191-1, on ne dépassait guère 60 gr. L a Société « L ' A z o t e français » a appliqué r é c e m m e n t la s u r o x y g é n a t i o n de Fair et la condensation des gaz nitrés p a r le froid ; elle a u r a i t déjà o b t e n u et escompte pour l'avenir u n e p r o d u c t i o n supérieure à 120 gr. au K W H .
Les essais de fabrication de Yazoture d'aluminium, interrompus p a r la guerre, o n t été repris d e r n i è r e m e n t en F r a n c e e t en Amé
r i q u e .
L ' i n d u s t r i e de l a cyanamide calcique s'est considérablement dé
veloppée p e n d a n t la guerre, à l ' é t r a n g e r c o m m e en France, On p e u t évaluer à 900.000 t o n n e s de c y a n a m i d e , soit 180.000 tonnes d ' a z o t e , la puissance de p r o d u c t i o n mondiale; à elle seule, l'Alle
m a g n e p e u t produire 500.000 t o n n e s de c y a n a m i d e ; la capacité de p r o d u c t i o n française est de l'ordre de 150.000 t o n n e s . Les procédés de fabrication discontinue r e s t e n t les plus r é p a n d u s ; cependant les appareils continus, du t y p e Polszenius ou Carlson, gagnent du t e r r a i n . Des apiéliorations sensibles sont, au reste, à espérer d a n s c e t t e i n d u s t r i e : le r e n d e m e n t du c a r b u r e à Fazotation n'a j a m a i s dépassé 80 %, sans q u e l'on sache p o u r q u o i ; la récupéra
t i o n , d a n s les boues de décomposition de la c y a n a m i d e , du tiers du c a r b o n e primitif a u r a i t aussi u n certain i n t é r ê t .
L a t r a n s f o r m a t i o n de la c y a n a m i d e calcique en cyanure alcalin p a r t r a i t e m e n t au four électrique d ' u n mélange de c y a n a m i d e et de chlorure ou c a r b o n a t e alcalin, est u n e r é a c t i o n de laboratoire bien connue ; elle d a t e des premières é t u d e s faites sur la cyana
m i d e e t d a n s b e a u c o u p d ' o u v r a g e s , elle figure m ô m e comme procédé industriel. Depuis trois a n s environ, la fabrication électro- t h e r m i q u e des c y a n u r e s a été m o n t é e p a r l'American Cyanamid Co qui p a r a î t e n c h a n t é e des r é s u l t a t s o b t e n u s e t surprise de la facilité avec laquelle elle y est arrivée.
Phosphore et ses composés. — L e phosphore et le ferrophosphore s o n t depuis longtemps p r o d u i t s à peu près exclusivement au four électrique e t il n ' y a u r a i t p a s lieu de revenir sur c e t t e fabrication, si elle n ' a v a i t p a s pris, p e n d a n t la guerre, u n e suractivité, rede
v e n u e a u j o u r d ' h u i n o r m a l e , et si elle ne s'orientait pas, au m o i n s en A m é r i q u e , vers la p r o d u c t i o n d'acide phosphorique, par c o m b u s t i o n des v a p e u r s de p h o s p h o r e au sortir du four électrique.
L ' u n des b r e v e t s américains, et non des moindres, porte sur la.
nécessité de mélanger de l'air a u x v a p e u r s de phosphore pour o x y d e r celles-ci.
Plusieurs installations d'acide p h o s p h o r i q u e fonctionnent aux Etats-Unis, d a n s des conditions t e c h n i q u e s qui paraissent satis
faisantes, mais a v e c des r é s u l t a t s économiques qui appellent quelques réserves, m ô m e avec l'artifice bien connu qui consiste à augmenter, p a r addition de t o u r n u r e s , la q u a n t i t é de ferro- phosphore o b t e n u e c o m m e sous-produit.
Siliciam et ses composés. — Les i n d u s t r i e s du silicium, du ferra- ûlicium, du silico-manganèse, du silico-talcium et du silico- aluminium, o n t évolué n o r m a l e m e n t , c o m m e leurs congénères, sans mériter, au p o i n t de v u e technique, de m e n t i o n spéciale.
L'industrie du verre de silice, i m p l a n t é e en F r a n c e depuis 1914» a fait, d a n s n o t r e p a y s c o m m e en Angleterre, des progrès sensibles, s u r t o u t en ce qui concerne l ' o b t e n t i o n directe, au four électrique, de verre de silice t r a n s p a r e n t , à laquelle il semble bien que l'on soit sur le p o i n t d ' a r r i v e r .
Oxydes et composés terreux. -— La fabrication du corindon électro- thermique, soit c o m m e abrasif, soit c o m m e alumine pure pour rélectrolyse de l ' a l u m i n i u m , a été soigneusement étudiée en France en ces dernières années et nos usines p e u v e n t livrer toute la g a m m e des p r o d u i t s a l u m i n e u x qui é t a i t encore, en 1914, une des spécialités des E t a t s - U n i s .
La p r é p a r a t i o n au four électrique des p r o d u i t s q u ' o n a appelés superréfractaires, tels q u e la magnésie fondue, la sillimanite et le spinelle s y n t h é t i q u e s , a é t é également abordée, s u r t o u t en Amérique e t en F r a n c e .
Enfin, une i n d u s t r i e nouvelle, sortie des Etablissements Pavin de Lafarge, celle du ciment alumineux, à base d ' a l u m i n a t e de chaux, p a r a î t devoir devenir t r i b u t a i r e du four électrique ; deux de nos usines des Alpes o n t , i n d é p e n d a m m e n t l'une de l'autre, mis au p o i n t c e t t e fabrication.
E L E G T R O M É T A L L U R G I E É L E C T R O T H E R M I Q U E
Electrosidérurgie. — L a fabrication de la fonte au four électri
que, par r é d u c t i o n du minerai, existait déjà en 1914 ; elle a pris une certaine extension d a n s les p a y s riches en énergie hydro
électrique e t d é p o u r v u s de combustibles. On p e u t évaluer à une trentaine le n o m b r e de h a u t s - f o u r n e a u x électriques actuellement- installés ; à elle seule, la Scandinavie en c o m p t e une vingtaine.
Au point de v u e t e c h n i q u e , l'emploi du coke dans ces appareils,, à la place du c h a r b o n de bois g é n é r a l e m e n t a d o p t é , p a r a î t soulever encore quelques difficultés.
La fabrication des fontes synthétiques, p a r fusion carburante»
en marche c o n t i n u e , de t o u r n u r e s de fer e t d'acier, a été proposée par Keller en 1908 et réalisée p a r lui en 1914. Ce procédé a été- très précieux, p e n d a n t la guerre, pour la r é c u p é r a t i o n des t o n nages énormes de t o u r n u r e s , d o n t l'utilisation é t a i t fort difficile par d'autres m o y e n s .
Retracer le d é v e l o p p e m e n t de la fabrication de l'acier au four électrique e t indiquer, m ê m e b r i è v e m e n t , les m o d a l i t é s multiples de construction e t de f o n c t i o n n e m e n t des fours électriques à acier dépasserait de b e a u c o u p le cadre q u e nous nous sommes imposé. Il suffit, au reste, p o u r m e s u r e r le chemin p a r c o u r u , de se souvenir que le premier four à acier a é t é présenté, en 1902, p a r Héroult, aux congressistes du premier Congrès de la Flouille Blanche.
B e a u c o u p de congressistes o n t souri, qui a p p l a u d i s s e n t c e r t a i n e m e n t a u j o u r d ' h u i , en c o n s t a t a n t qu'il y a a c t u e l l e m e n t plus de 1.000 fours électriques à acier en f o n c t i o n n e m e n t d a n s le m o n d e , q u e des fours électriques de 50 t o n n e s sont en activité et q u ' o n envisage déjà l'installation de fours de 60 t o n n e s .
Ferro-alliages. — L'industrie des ferro-aïiiages, concentrée a v a n t 1914 dans quelques p a y s et n o t a m m e n t en F r a n c e , s'est disséminée, p a r suite des besoins de guerre et s'est développée, s u r t o u t en Amérique, où elle é t a i t jusque-là, à peu près inexis
t a n t e .
N o t r e p a y s continue c e p e n d a n t à tenir u n e place t r è s h o n o r a b l e sur le m a r c h é des ferro-alliages, en raison des progrès réalisés p a r nos ingénieurs dans la qualité des p r o d u i t s o b t e n u s , tels q u e les ferro-chromes e x t r a - d o u x , à 0,3 % de carbone et les ferro- chromes durs, à 80 % de chrome.
U n e des conquêtes les plus significatives du four électrique est la fabrication, en voie de développement r a p i d e , du ferroman- ganèse, ainsi que la refusion électrique du ferromanganèse d a n s les usines sidérurgiques. Elle témoigne de la souplesse de m a r c h e à laquelle se plie m a i n t e n a n t un appareil qui, il faut bien l'avouer, m a r c h a i t un peu autrefois c o m m e il l ' e n t e n d a i t et r a r e m e n t c o m m e l ' a u r a i e n t voulu ses c o n d u c t e u r s .
Laitons et bronzes. — L a fusion é l e c t r o t h e r m i q u e des l a i t o n s e t des bronzes, essayée vers 1916, a m o n t r é t a n t d ' a v a n t a g e s
• qu'elle se généralise actuellement dans t o u s les p a y s e t qu'elle est employée à la fusion d ' a u t r e s m é t a u x non ferreux, tels que le nickel, le m é t a l Monel, le cuivre, l'aluminium, les m é t a u x précieux, e t c . .
D a n s les seuls E t a t s - U n i s , où, il est v r a i , la m é t h o d e n o u velle s'est développée avec la plus g r a n d e intensité, plus de 400 fours sont actuellement en service p o u r ce genre d'opération. D è s 1915, des fours à laiton fonctionnaient également en F r a n c e .
Autres métaux.— Depuis plus de v i n g t ans, on a poursuivi, sans relâche et aussi sans succès, le problème du t r a i t e m e n t des m i n e r a i s de zinc au four électrique. Il semble que les Suédois, qui o n t été les premiers à s'en occuper, a i e n t abouti depuis peu à u n procédé v r a i m e n t industriel, qui est c e p e n d a n t un c o m p r o m i s p a r r a p p o r t a u x espoirs anciens d ' o b t e n t i o n directe du z i n c fondu. L e procédé de L a v a l , appliqué à T r o l l h â t a n , c o m p o r t e d e u x p h a s e s électrothermiques : r é d u c t i o n du m i n e r a i p o u r o b t e n t i o n de p o u d r e bleue, t r a i t e m e n t de la p o u d r e bleue p o u r zinc fondu de h a u t e t e n e u r . Chacune des phases de la fabrication s'effectue d a n s u n four électrique spécial. L a Société suédoise installe a c t u e l l e m e n t , en Norvège, u n e usine où elle c o m p t e t r a i t e r 200 t o n n e s de m i n e r a i p a r j o u r .
U n a u t r e procédé, celui de F u l t o n , a é t é r é c e m m e n t essayé a u x E t a t srU n i s , sur une échelle semi-industrielle ; il a r r i v e en u n e p h a s e au zinc c o m p a c t , m a i s il nécessite u n t r a i t e m e n t prélimi
naire assez compliqué.
Enfin, le difficile t r a i t e m e n t , au four électrique, des m i n e r a i s d'étain, t e n t é à plusieurs reprises, puis a b a n d o n n é , p a r a î t à la veille d ' ê t r e mis a u point, en F r a n c e , d a n s des conditions q u i m o n t r e r a i e n t , u n e fois d e plus, que le t r a v a i l de nos ingénieurs, p o u r ê t r e silencieux, n ' e n est p a s moins a c h a r n é e t efficace.
