SCORIES MÉTALLURGIQUES

On désigne sous le nom général de scories des sous-produits d'élaborations métallurgiques. Les anciens connaissaient déjà ces résidus et les Grecs les dénommaient skôria (scorie de fer), d'où dérive notre appellation moderne.

On peut distinguer, suivant leur origine, les scories de réduction et les scories d'affinage. Ce sont naturellement les scories provenant de la métallurgie du fer qui sont les plus importantes, tant par les tonnages produits que par l'usage que l'on peut en faire, encore que celui-ci soit très limité.

Les scories de réduction du fer sont souvent dénommées « laitiers » et on les recueille à la base des hauts fourneaux. On sait que pour obtenir du fer, on traite ses minerais (des oxydes) avec du coke ; celui-ci fournit le carbone nécessaire à la réduction. Les minerais contiennent toujours une proportion plus ou moins importante de gangue terreuse, et le coke comporte également des matières minérales, les cendres. Toutes ces substances se retrouvent dans le laitier qu'il faut amener à l'état de fusion, afin de pouvoir l'éliminer facilement, ce qui nécessite l'addition de fondants, les laitiers étant naturellement beaucoup plus réfractaires que la fonte. Dans certains cas, on cherche aussi à fixer le soufre dans le laitier. La nature des minerais traités dans un haut fourneau conditionne la préparation du lit de fusion dont on fixe la composition au moyen d'additions calcaires (basiques) ou siliceuses (acides) suivant les cas.

Le laitier est donc un produit qui varie considérablement, en qualité et en quantité, d'une usine à une autre. Sa production va de 400 à plus de 1 000 kilogrammes par tonne de fonte recueillie au trou de coulée. Au point de vue chimique, le laitier est essentiellement un mélange de silice (de 45 à 50 p. 100), de chaux (de 25 à 30 p. 100) et d'alumine (de 10 à 30 p. 100) ; il contient encore différents autres produits, notamment des oxydes métalliques, en faible quantité. Ce mélange a fait l'objet d'études extrêmement poussées dont les plus importantes sont celles de Rankin et de ses collaborateurs qui ont été amenés à mesurer la température de fusion du mélange SiO₂, CaO, Al₂O₃ pour toutes les proportions de ses composants. Ce travail fondamental, non seulement pour la sidérurgie, mais également pour l'industrie des ciments, des réfractaires, des céramiques, ainsi qu'en géologie, a nécessité la préparation de 1 000 mélanges différents et la réalisation de 7 000 traitements thermiques et d'autant de déterminations microscopiques. Cette étude a été concrétisée par une maquette en plâtre permettant de lire directement la température de fusion d'un mélange défini. On utilise, dans la pratique, un diagramme en coordonnées triangulaires, le diagramme de Rankin, qui donne les mêmes résultats. Il faut citer également les travaux de McCaffrey et de ses collaborateurs, ceux d'Oesterle et Fritsche sur la viscosité des laitiers, particulièrement en présence de magnésie.

Il est évidemment tentant d'employer le laitier à des fins pratiques. En broyant les gros blocs, obtenus par refroidissement en cuves du laitier coulé, on obtient des morceaux que l'on peut calibrer par criblage, et qui servent au ballastage des voies de chemin de fer, ou que l'on peut encore utiliser pour l'entretien des chaussées, en les mélangeant à du goudron. Le laitier coulé incandescent dans de l'eau froide donne des granulés cristallisés, ou claines, qui sont parfois employés en maçonnerie, ou avec lesquels on fabrique, après broyage avec de la chaux et moulage, des « pierres artificielles ». En soumettant le laitier à une deuxième fusion et à un filage, dans un courant d'air ou de vapeur, on obtient une masse spongieuse, ou lainé, qui entre dans la confection de revêtements calorifuges pour tuyauteries et chaudières. Le laitier sert également, par suite de sa composition chimique, à fabriquer différents types de ciments.

Les scories d'affinage proviennent de l'élimination du silicium, du manganèse, du phosphore et d'une partie du carbone contenus dans la fonte, afin d'obtenir de l'acier. L'affinage a un caractère oxydant, opposé donc au caractère réducteur de la fusion dans le haut fourneau. Cet affinage se fait sur sole (acier Martin), en convertisseur (acier Bessemer), ou au four électrique. Suivant la nature de la fonte, et donc du minerai de fer d'origine, les parois des fours ou convertisseurs sont basiques (dolomie) ou acides (siliceuses) pour résister à l'action chimique des scories. Le manganèse passe à l'état de silicate. Le silicium forme des silicates avec le fer et le manganèse du bain de fusion (on dit que ces métaux sont « scorifiés ») et avec la chaux.

Dans le cas de fontes phosphoreuses, on ajoute également de la chaux vive pour former du phosphate de calcium, et les scories contiennent alors jusqu'à 20 p. 100 d'acide phosphorique.

Comme on le voit, les scories d'affinage ont une composition très différente de celles de réduction. Seules les scories de déphosphoration trouvent un emploi, comme engrais, par suite de leur teneur en phosphate.

— Stanislas de CHAWLOWSKI