IL - CHLORURE D’ALUMINIUM

Le mélange de charbon et d’alumine est introduit dans un tube de porcelaine muni d’une allonge et chauffé au rouge au milieu d’un courant de chlore sec. Le chlo-

r>!2 CMAPITUE TKÜISIÈME.

rure d’ aluminium distille, et on le retire du tube de porcelaine et de l’allonge sous forme de masses compactes composées de cristaux qui sont souvent de la plus grande beauté, et qui doivent être incolores ou très-peu colorés en jaune. On peut encore se servir .de l’appareil dont je vais donner la description d’après mes anciennes expériences : seulement on devra y introduire un mélange de matières absolument pures. La description qui va suivre fera en même temps connaître le rendement de pareilles opérations. C’est le récit d’essais que j’ai tentés à mon laboratoire et dans l’usine de .lavel aux frais de l’Empereur.

Faiiricatioii eit petit. — Lai pris 5 kilogrammes d’alumine provenant d’un alun ammoniacal calciné fortement et bien exempt de fer, comme doit être toute alumine destinée a la fabrication du chlorure. Je l’ai mélangée avec 4o pour loo de son poids de charbon et un peu d’huile, pour en faire une pâte qui a été décomposée au rouge vif. J^a masse compacte découpée en morceaux a été introduite, avec la poussière qu’elle fournit, dans une cornue C [fig> 9) \voyez la Planche / ] , en grès, vernie et tubulée, de la capacité de 10 litres. La cornue, placée dans un fourneau convenablement construit, a été chauffée au rouge pendant qu’on la faisait traverser par un courant de chlore sec, partant d’une ou deux bombonnes et arrivant par la tubulure A. Dans les premiers moments, il s’échappe par le col D des quantités considérables d’eau provenant du charbon alumineux, qui est très-hygrométrique. Lorsque le chlorure d’aluminium arrive, on ajuste à la suite du col D un entonnoir en grès ou en porcelaine E, qu’on maintient adhérent au moyen d’un peu d’amiante d’abord, puis d’un lut formé de bourre de vache et de terre

I'RK[»AnATIOIS DK l’ ALUMINIUM PUR , KTC.

il poêle. A la suite de rentonnoii* vient une eloehe à douille F qu’on unit de la même manière a l’entonnoir K. Le chlorure se condense dans cet appareil et y reste tout entier. Quelle que soit la rapidité avec laquelle on fasse marcher le chlore , celui-ci sera, pendant les trois premiers quarts de l’opération, si bien absorbé par le charbon alumineux, que le gaz oxyde de carbone qui s’échappe ne décolorera pas le tournesol, et s’enflammera avec facilité. Cependant ce gaz fume toujours un peu, à cause d’une petite quantité de chlorure de silicium provenant de l’attaque des parois de la cornue par le chlore et le charbon, de chlorure de soufre, et peutêtre d’un peu d’acide chloroxycarbonique. Mais si l’opération marche bien, la fumée et l’odeur sont à peine sensibles. Quand la clocbe F se remplit , on l’enlève pour extraire le chlorure d’aluminium cohérent et cristallisé qu’elle contient, et on la remplace aussitôt par une autre. La quantité totale de ce chlorure, que j’ai retirée en trois fois, a été de i 5o, sans compter la substance perdue pendant la manipulation. Dans la cornue C, il restait i kilogramme a peu près d’un charbon mêlé encore à de l’alumine dans la proportion de 2 parties de charbon pour i d’alumine; ce qui fait en tout 33o grammes d’alumine non attaquée sur 5 kilogrammes. Le charbon contenait une grande quantité de chlorure double d’aluminium et de potassium, et de chlorure de calcium, qui le rendaient déliquescent. On voit que, dans une opération de ce genre, toute l’alumine et tout le chlore sont à très-peu près utilisés. Le résidu a été lavé, mélangé avec une nouvelle quantité d’alumine et employé à un nouveau traitement. Une autre opération du même genre m’a donné près de 1 1 kilogrammes de chlorure d’aluminium.

ciiAi'niiK

Fâii»rieatioii Pour répéloî* cetlo expé-

rience sur line grande échelle , j’ai remplacé le mélange d’huile, de cliarhon et d’alumine par un mélange d’alumine et de goudron, la cornue tubulée par une cornue à gaz, et le récipient en verre par une petite chambre en briques, recouverte en faïence vernissée.

l.’alumine que j’ai employée provenait de l’alun ammoniacal à l’épreuve du prussiate, coûtant 19^^ les 100 kilogrammes et rendant ii pour 100 d’alumine. La calcination de l’alun s’effectuait dans le four à réverbère, contenant en même temps les cylindres a sodium ( ftg. ^). On mettait l’alun dans les grands pots cylindriques oii l’on cuit les os pour en laire du noir animal. L’alun, uin^ fois calciné au rouge vif, était pulvérisé et mélangé av(‘c du goudron de houille, auquel on ajoutait un peu de charbon de bois pulvérisé : mais cette addition est inutile quand on fait le mélange de goudron et d’alumine un peu liquide; ce qui est plus commode. I.a pâte bien battue est introduite dans les pots â noir animal, couvert(‘ avec soin et mise au four à réverl)ère. Après la cessation des fumées de goudron, qui portent très-vite la température de la voûte à un point très-élevé, on enlève les pots et, autant que possible, on emploie le charbon alumineux qu’on y trouve pendant (ju’il est encore très-chaud, (ie charbon est dur, luisant, analogue à une pierre ponce, tant il est poreux et crevassé { 1 ) ; il contient du soufre.

(i) Ce charbon alumineux conduit l’électricilé à merveille, et, quand on veut faire de raluminium par la pile, c’est le meilleur électrode qu’on puisse choisir, car il absorbe le chlore qui se rend au pôle positif et refait du chlorure d’aluminium qui révivifie le bain au fur et à mesure que l’aluminium se produit au pôle négatif. Il est de la plus grande importance que le charbon alumineux ne contienne ni soufre, ce qui exige une calcination forte et prolongée de l’alumine, ni fer, ce qui nécessite l’emploi d’un alun ammoniacal très-pur.

PIUÎPAUATION DK i/aTAJMIINIUM PlIP, , KTC. f).'*) 4e l’acidc sliHurique, im peu de fer, de l’acKhi pijosphoriqiM^ en petite quantité, une proportion notable de chaux provenant de l’alun, dans lequel il ('xisb; sans doute à l’état de sulfate de chaux; enlin de la potasse, (jui entre toujours dans la composition du kaolin , et meme des argiles avec lesquelles on fabrique l’alun. Cependant l’alun que j’ai employé était pur; mais les matières étrangères se concentrant dans l’alumine, qui ne représente (jue les du poids de l’alun (ju’on calcine, sont en proportions tri's-notables dans le résidu.

Le courant de chlore était fourni par une batterie de huit bombonnes, contenant ciiacune 4^ litres d’acide muriatique; on en chargeait quatre toutes les vingt-quatre heures, pendant que les quatre autres se refroidissaient. En réalité, le chlore ne venait jamais (jue de quatre bombonnes a la fois. Le gaz se rendait, au moyen de tuyaux de plomb refroidis par un courant (l’(‘au, dans une bouteille de plomb contenant de l’acide sulfurique, et traversait une bombonne de cldorure de calcium avant de se rendre à la cornue à gaz.

Cette cornue à gaz, de 3oo litres environ, avait été coupée à sa partie béante de manière à diminuer sa hauteur d’au moins 3o à 4o centimètres. Elle était placée verticalement dans une sorte de cheminée C (fig. lo), où pénétrait la llamme produite dans un foyer F, renversée par l’autel P, et circulant autour de la cornue au moyen d’un colimaçon K. A sa partie inférieure, la cornue était percée d’une ouverture carrée X de 2 décimètres de côté, que l’on pouvait fermer par une brique maintenue au contact des bords de l’ouverture par une vis de pression V. Un tube de porcelaine, traversant les parois du fourneau et venant percer la cornue en O, portait le chlore jus- (ju’au centre de la couche de charbon alumineux. Ce tube

56 CtIAPITKl<: TUOISIÈME.

de porcelaine était garanti contre l’action de la llainine par un creuset de terre percé à son fond et qu’il traversait. De plus, on avait empli ce creuset d’un mélange de terre et de sable. Le tube était luté a la cornue et au fourneau avec un mélange de terre à poêle et de bourre de vache. A sa partie supérieure, la cornue était fermée par une plaque Z en brique réfractaire, au centre de laquelle on avait fait une ouverture carrée W de lo a 12 centimètres de côté ; c’est par la qu’on versait le mélange de charbon et d’alumine au fur et a mesure qu’il disparaissait. Enfin une ouverture Y, placée à 3o centimètres au-dessous de la plaque Z, donnait issue aux vapeurs qu’un creuset de terre, à fond coupé et luté contre cette ouverture, conduisait dans la chambre de condensation L.

La chambre L était un parallélipipède rectangle, don! la base avait environ i mètre carré et dont la hauteur était de i"',20. Elle avait une paroi en briques commune avec le four : ce qui contribuait à la maintenir à une température assez élevée. Toutes les autres parois doivent être très-peu épaisses, en briques a peine garnies de mortier, et la base doit reposer sur une voûte bienévidée. Le toitM est mobile et formé par une ou plusieurs plaques de faïence vernissée. L’intérieur de la chambre doit être également tapissé avec ces plaques, qu’on use les unes contre les autres pour éviter les fuites; on les assujettit avec du lut gras à l’argile. Une ouverture de 2 a 3 décimètres carrés, placée à la partie inférieure de la chambre, la met en communication avec des tuyaux mobiles en bois, garnis de plomb intérieurement, dans lesquels on trouve une certaine quantité de chlorure d’aluminium entraîné, et qui s’ouvrent au moyen d’une ouverture étroite, dans une cheminée a bon tirage. Il faut ménager dans ces tuyaux un registre qui permette d’interrompre plus ou

PHKI’AHA TION DE i/aMJMIN1üM l•ÜH , K'I’C. moins coinpléteinent la connnunicalion de la cheniinée d’appel avec l’appareil a chlorure d’aluminium.

Avant de faire fonctionner cet appareil , il faut avant tout en sécher avec le plus grand soin les diverses parties, surtout la chambre de condensation, dans laquelle on introduit des fourneaux pleins de charbons secs et bien enflammés jusqu’à ce que les parois cessent d’exhaler de l’humidité à l’extérieur et soient fortement échauffées à l’intérieur. On monte lentement la chaleur de la cornue en mettant dans le foyer des escarbilles et ajoutant de la houille peu à peu. La cornue est laissée ouverte en Z jusqu’à ce qu’on juge qu’elle est bien sèche, et on l’emplit de mélange de charbon et d’alumine ou charbon alumineux récemment calciné et presque rouge. On pose alors la plaque Z et l’on pousse le feu jusqu’à ce que la cornue soit partout au rouge sombre bien caractérisé. On fait enfin arriver le chlore, mais on ne bouche l’ouverture W et on ne laisse les gaz pénétrer dans la chambre de condensation que lorsque les fumées de chlorure d’aluminium paraissent très-abondantes à l’ouverture W.

Lorsque l’opération marche bien, on trouve presque tout le chlorure d’aluminium attaché en une masse solide et très-dense contre la plaque M. J’en ai retiré une fois une plaque pesant près de 5o kilogrammes qui avait moins de I décimètre d’épaisseur; elle se composait d’une multitude de gros cristaux jaune-soufre, emboîtés les uns dans les autres et simulant des stalactites très-rapprochées et soudées dans la plus grande partie de leur hauteur.

Lorsque l’on jugeait le mélange épuisé sur une hauteur de 3o centimètres de la cornue, on débouchait l’ouverture X, on faisait tomber le charbon dépouillé d’alumine et on en remettait par l’ouverture Z. Le tassement

3 8 C M A PIT \{ E T Pi Oi S I ÈM Î-: .

s’elfectiuiit tout seul, sans mouvements ])i*usques. Les parois de la cornue s’attaqueraient très-vite si on négligeait de renouveler souvent le mélange autour du tube de porcelaine qui amène le chlore. Il faut également garnir les parois de la cornue a l’extérieur d’un rang de briques réfractaires aux points où elle reçoit raction directe de la Oamme du foyer.

Les diverses parties de cet appareil avaient été trèsmal calculées dans mon atelier de Javel; car, en partant de l’expérience que j’ai décrite au commencement de eet artiele, on voit que pour une cornue à gaz contenant, comme la mienne, 200 kilogrammes de mélange, il aurait fallu une batterie de trente bombonnes au moins (i), fonctionnant toutes à la fois, pour donner 25o kilogrammes de chlorure d’aluminium environ, qui exigent pour leur formation a peu près 70 mètres cubes de chlore. Il est évident qu’ alors la chambre de condensation aurait été insuffisante dans ses dimensions. Pour des essais qui exigeraient une quantité de chlorure d’aluminium beaucoup moindre, il est clair que la cornue a gaz serait un appareil trop considérable; car il est important de ne pas préparer plus de chlorure d’aluminium qu’on n’en peut con-

(! ) Les pertes en chlorure d’aluminium dues à la porosité de la cornue, les pertes en chlore dues à l’attaque des parois avec formation de chlorure de silicium sont, surtout dans un appareil où il n’y a pas de pression, proportionnelles au temps de la réaction plutôt qu’à la masse du chlore. Il faudrait rechercher quelle est la vitesse maximum qu’on pourrait donner au chlore sans qu’il s’en perdît par la cheminée , et fixer d’après cette expérience le nombre des bombonnes de la batterie ou les dimensions de la cornue. C’est là un point capital.

Pour débiter le produit de quatre bombonnes en vingt-quatre heures, on aurait pu remplacer la cornue à gaz par une cornue à zinc, cylindre de I mètre de haut et de 9.0 centimètres de diamètre avec une épaisseur de 3 centimètres.

l>KiaUI{ATION DK l/ ALUiMliMl'M 1>DP. , KTC. k)

somm(‘i* en un ou deux jours, (^e produil se eons(‘i*ve nud, el j’ai toujours obtenu un graïui bénéüce en remployauL à la fabrication de l’aluiiiiiiiuiii au inouuuit oii il sorlail de la chambre de condensation.

Quand la fabrication du chlorure d’aluminium marclu* bien, il ne doit s’exhaler de la chambre aucune vapeur blanche; l’odeur du gaz oxyde de carbone est loujours très-piquante à cause de la formation du chlorure de silicium, qu’on ne peut éviter, et peut-être d’un peu d’acid(‘ chloro('arbonique , lorsque la chaleur est insuffisant(‘. .l’estime qu’une cornue a gaz convenablement conduil(‘ pourrait servir au moins deux mois, comme la mienne, ou trois mois au plus; il faudrait construire la partie verticale du fourneau de manière a permettre de remplace]* facilement ces appareils sans grands frais; on ménage* aussi sur le parcours de la llamme un grand nombre d’ouvertures, fermées avec des briques que l’on déplace momentanément pour visiter la cornue; toute fuite est signalée par une coloration bleue de la flamme qui caractérise la présence du chlorure d’aluminium. On pourrait boucher les fissures, si elles étaient peu considérables, avec un mélange de silicate de soude et d%amiante.

fin fî!alor*aa’Cï «S’alfiiiaiiftsiiisi — J ai supposé jusqu’ici qu’on opérait sur des matières parfaitement pures : il arrive quelquefois que le produit lui-même n’estpas pur, à cause de la nature des vases qu’on emploie et de l’oubli des précautions multipliées que je viens de recommander. Le chlorure peut alors se purifier d’une manière assez simple. On le chauffe dans un vase susceptible d’être clos, qui peut être en terre ou même en fonte avec une assez grande quantité de petits clous ou de tournure de fer. Quand l’acide cldorhydrique , î’hydro-

cnAPrrRK tuoisikmk.

Go

gène el les gaz permanents sont sortis de l’appareil, on le ferme et on continue de chauffer, ce qui produit une légère pression sous l’inlluence de laquelle le chlorure d’aluminium fond et entre en contact immédiat avec le fer. Le perchlorure de fer, qui est aussi volatil que le chlorure d’aluminium , se transforme en protochlorure, qui est beaucoup plus fixe, et le chlorure d’aluminium se purifie d’une manière si complète, qu’il cristallise par volatilisation dans le vase même où il s’est formé en gros prismes (qui paraissent rhomhoïdaux droits) transparents et incolores. Une simple distillation dans l’hydrogène complète la purification. On verra décrit plus loin ce procédé de purification utilisé sur une assez grande échelle dans la préparation de raluminium.