ÉPURATION PRÉALABLE
Les produits chimiques habituellement employés dans l’épuration préalable sont la chaux, — le carbonate de soude, — l’aluminate de baryte, le silicate de soude et le sulfate d’alumine.
Chaux. — La chaux précipite l’acide carbonique libre et le demi combiné des bicarbonates terreux.
On l’ajoute généralement sous forme de chaux grasse de bonne qualité, car l’addition d’eau de chaux serait peu pratique à cause de la quantité énorme à employer. Il
faut en effet 5 litres d’eau de chaux par mètre cube d’eau à épurer et par degré hydrotimétrique en carbonate de chaux.
Pour déterminer par l’analyse la quantité à employer, on traitera 10 litres d’eau à épurer par une quantité déterminée d’eau de chaux titrée ajoutée en excès. Agiter et attendre. Titrer ensuite. La différence donnera la quantité consommée, c’est-à-dire celle à employer.
Carbonate de soude. — Ce produit forme du carbonate de chaux avec le bicarbonate de chaux de l’eau; et avec le sulfate de chaux des eaux séléniteuses, il se précipite du carbonate de chaux, et le sulfate de soude formé reste en solution.
On détermine comme ci-dessus expérimentalement, la quantité à employer, mais elle est toujours très petite; car le carbonate de soude se régénère.
Aluminate de baryte. — Très employé depuis quelque temps. Il présente l’avantage de précipiter à la fois les carbonates et les sulfates, sans produits de substitution.
Oxalate d'ammoniaque. — Précipite bien les sels de chaux à l’état insoluble; mais son prix élevé s’oppose un peu à son emploi.
Silicate de soude. — Employé quelquefois comme désincrustant. Avec les sels calcaires il forme un précipité blanc gélatineux de silicate de chaux et le carbonate de soude formé peut à son tour réagir comme ci-dessus.
Sulfate d'alumine. — Agit comme coagulant.
L’addition des divers produits chimiques employés dans l’épuration des eaux donne lieu aux réactions sui-
vantes-qui se traduisent immédiatement par un trouble laiteux formé par la précipitation des sels dissous.
I. Chaux. — La chaux sature Tacide carbonique libre ou combiné aux bicarbonates de chaux et de magnésie solubles, pour former des carbonates insolubles.
CaO,HO + GQ2 =: Ca0,G02 + HO
Hydrate de chaux Acide carbonique Carbonate de chaux Eau en dissolution
GaO,HO + Ga0,2G02 =z= 2(Ga0,G02) + HO
Hydrate de chaux Bicarbonate de chaux Carbonate de chaux Eau soluble et iucrustant précipité insoluble
CaO,HO + Mg0,2C02 = CaO.CO^ + Mg0,G02 + HO
Hydrate Bicarbonate Carbonate de Carbonate Eau
de chaux de magnésie chaux précipité de magnésie
soluble insoluble
et incrustant
La chaux rétrograde aussi les bicarbonates alcalins moins fréquents, en formant du carbonate de chaux insoluble et des carbonates alcalins solubles sur lesquels elle continue à réagir en mettant définitivement l’alcali en liberté.
GaO,HO +
Hydrate de chaux
Na0,2G02
Bicarbonate de soude
Ga0,G02 + NaO GO^ + HO
Carbonate Carbonate Eau
de chaux de soude
GaO HO 4- NaO GO^ z=: Ga0,G02 + NaO, HO
Hydrate de chaux Carbonate de soude Carbonate de chaux Soude caustique
IL Soude caustique. — La soude caustique agit comme la chaux en saturant l’acide carbonique libre ou combiné aux bicarbonates pour produire du carbonate de chaux insoluble et des sels de soude solubles.
NaO, HO + . G02 = Na0,G02 + HO
Soude caustique Acidé carbonique Carbonate de soude Eau
NaO,HO + Ca0,2C02 = Na0,C02 + Ca0,C02 + HO
Soude Bicarbonate Carbonate Carbonate Eau
caustique de chaux de soude de chaux
III. Carbonate de soude. — Le carbonate de soude en présence des sulfates et chlorures de calcium et de magnésium donne naissance à une double décomposition en produisant du carbonate de chaux insoluble et du sulfate de soude ou du chlorure de sodium, solubles :
NaO G02 + CaO SO^ ‘ = CaO GO^ + ’ NaO SO^
Carbonate Sulfate de chaux Carbonate de chaux Sulfate de soude
de soude soluble et incrustant précipité insoluble soluble, mais
non incrustant
IV. Sulfate d’alumine. — Le sulfate d’alumine, en présence des carbonates alcalino-terreux, précipite de l’alumine qui coagule les matières organiques en les entraînant mécaniquement.
A1-W,3S03 + 3(Ga0,C02) z=z AfW + 3(GaO,SQ3) + 3GO^
Sulfate Carbonate Alumine Sulfate Acide
d’alumine de chaux de chaux carbonique
DÉSINCRUSTANTS
L’épuration préalable vaut mieux que l’emploi des désincrustants en chaudières.
En 1900, le Congrès général des chemins de fer adopta à l’unanimité les conclusions suivantes :
« Il est utile d'e'purer au préalable les eaux servant à V alimentation des locomotives toutes les fois qu elles ne sont pas suffisamment pures, afin d’améliorer le fonctionnement des chaudières et de réduire les dépenses de lavage et de réparation, ainsi que les chômages qui en résultent». Mais cette opération nécessite une installation spéciale plus ou moins coûteuse et une surveillance minutieuse des produits chimiques dont il ne faut ajouter ni trop ni trop peu; aussi, en pratique, on se contente souvent de l’addition de désincrustants divers
qu’on introduit dans la chaudière après nettoyage pour empêcher la formation de dépôts incrustants, en les transformant en dépôts boueux, non adhérents et faciles à enlever par lavage ou grattage, sans avoir besoin de recourir au piquage.
Les désincrustants habituellement employés en chaudières sont les produits chimiques utilisés dans l’épuration préalable. Pour en augmenter l’activité on les additionne parfois de substances diverses, tels que : talc, matières amylacées, matières tannantes, émulsionnantes, agar-agar ou gélose, fucus, etc.
Pour donner une idée de l’importance de la bonne qualité de l’eau dans l’alimentation des chaudières, je terminerai cette étude un peu sommaire, par la description de piqûres qui peuvent se produire dans les tubes des chaudières marines à haute pression, ayant été alimentées par des eaux défectueuses.
Premier type. — Corrosions en pustules. — Le tube qui les présente montre des gouttelettes en perles, à réaction très acide, disséminées sur toute la face interne. La partie soluble dans l’eau donne un liquide incolore contenant un peu de chlorure ferrique et davantage de chlorure ferreux, des oxydes de calcium, magnésium, sodium et aluminium, combinés aux acides carbonique, sulfurique et azotique; traces de silice et quantités variables de chlore ou d’acide chlorhydrique.
Ces altérations ne peuvent se produire que lorsque des sédiments plus ou moins corrosifs se déposent inégalement sur des parois métalliques. Ici, on doit incriminer les sels provenant de l’eau de mer introduite
accidentellement dans la chaudière, et particulièrement son chlorure de magnésium, sel éminemment instable et qui se décompose sous l’influence de la chaleur en magnésie et en acide chlorhydrique.
Ces corrosions chlorhydriques sont d’autant plus dangereuses qu’elles sont indéfinies, l’acide renaissant pour ainsi dire de ses cendres et cheminant de plus en plus au travers des parois métalliques qu’il détruit.
Cette oxydation des chaudières ne résulte pas de réactions simples; car aux températures élevées que supportent les machines marines, tous les éléments doivent entrer en jeu. Aussi ne doit-on pas méconnaître l’action possible de l’acide azotique né de l’oxydation des matières organiques des eaux d’alimentation, et ne pas négliger les réactions de l’acide silicique qui, par sa fixité, doit déplacer les autres et surtout l’acide chlorhydrique qui est le grand coupable. Le chlorure ferreux formé se peroxyde peu à peu, devient de l’oxychlorure, puis de l’oxycarbonate, tandis que l’acide libéré continue ses ravages et forme de nouveau le chlorure ferreux qui, à son tour sera décomposé. Ce sont ces transformations successives qui expliquent pourquoi ces corrosions se font dans l’épaisseur des sédiments. Elles n’en offrent que plus de gravité, masquées qu’elles sont par des dépôts insolubles.
Pour éviter la production de ces corrosions chlorhydriques extrêmement dangereuses et qui arrivent parfois à traverser les tubes de part en part, il importe:
d’empêcher à tout prix que des infiltrations d’eau de mer ne puissent se produire dans les chaudières ; 2°d’alcaliniser avec de la chaux l’eau des chaudières, sitôt que les nécessités du service le permettent; 3® délaisser les machines le moins possible vides ou en vidange :
raction de Toxygène et de l’acide carbonique de l’air ne pouvant qu’être nuisibles. Enfin, il serait utile de polir les tubes de chaudières : l’acier poli résistant mieux à l’oxydation et sa surface lisse étant moins propice à la formation des dépôts sédimentaires.
Deuxième type : Corrosions en plaques. — Ici, on ne rencontre plus de gouttelettes acides dans l’intérieur des tubes et les sédiments sont neutres aux réactifs. L’analyse y signale une assez forte proportion de fer, et tous les sels provenant des eaux douces employées à l’alimentation des chaudières, et assez souvent des entraînements de matières grasses. Ces altérations forment des dépôts surtout dangereux par leur accumulation dans les tubes dont ils obstruent le calibre en en diminuant la conductibilité. Pour en éviter la formation, il suffît d’employer des eaux d’alimentation aussi pures que possible, et de faire des extractions aussi complètes que fréquentes.
Ces observations prises sur le vif il y a quelques années, au laboratoire de chimie de l’hôpital maritime de Cherbourg, nous montrent d’une manière frappante, la gravité et le mode de formation des corrosions en pustules, dansla production desquelles l’acide chlorhydrique joue un rôle prépondérant.
Les gouttelettes acides ne sont pas disséminées au hasard dans l’intérieur des tubes : elles se condensent surtout aux points les plus faibles du métal et là où se trouvent déjà fixé des sels hygroscopiques.
Dans le fond de ces piqûres, on trouve des oxydes de fer diversement colorés etàdesétats d’oxydation variable. Ces oxydes, surtout le noir, sont fortement électro-positifs par rapport au reste du métal non attaqué.
En cherchant à déterminer le rôle que joue la composition organique des eaux dans la production de ces piqûres, j'ai toujours rencontré une forte proportion de nitrates dans les plus graves, tandis que le sulfate de diphénylamine n’en accuse que des traces dans les corrosions en plaques. Dans le premier cas, l’acide chlorhydrique semble donc aidé par la production d’acide azotique provenant de la réduction à chaud des nitrates des eaux d’alimentation des chaudières, au contact du fer. L’entraînement d’une eau de mer du rivage riche en azote nitrique, présente donc des dangers plus sérieux que celui d’une eau de mer du large.
Ces corrosions, dont les éléments de formation se produisent à chaud, pendant le fonctionnement de la machine, ont besoin d’un calme relatif et d’une température modérée pour donner leur maximum d’effets nuisibles ; et c’est ce qui explique pourquoi des chaudières mal entretenues se détériorent souvent plus rapidement à l’état de repos qu’en service.
Tous les efforts doivent donc tendre à réduire au minimum de durée le séjour de ces principes nuisibles dans les chaudières ; soit en les chassant par expulsion ou en les détruisant par saturation.
