PRODUCTION DE L’ACIDE SULFUREUX AU MOYEN DES PYRITES

Préparation mécanique. — La pyrite, telle qu’elle sort des mines, se présente en morceaux de grande dimension, ou pyrite roche, accompagnés, suivant la provenance, d’une proportion plus ou moins considérable de menu ou poussière. Quand on enrichit les pyrites par lévigation, le lavage sépare, en outre, une quantité assez considérable de poudre très fine. On conçoit qu’on arriverait à une marche des plus défectueuses si l’on cherchait à brûler la pyrite telle qu’elle arrive à l’usine. Si l’on chargeait un mélange de gros fragments et dépoussières, il est clair qu'en certains points la pyrite en poussière boucherait tous les interstices, et arrêterait la circulation de l’air, tandis que le tirage ferait passer tout l’air sur d’autres parties

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du four, où la lempérature s’élèverait assez, par suite de l’énergie de la combustion, pour déterminer la fusion du monosulfure de fer produit, et la formation de loupes volumineuses qui achèveraient de bouclier le four. De plus les fragments les plus volumineux seraient mal brûlés à l’intérieur.

D’ailleurs, on conçoit que pour la pyrite, comme pour tous les combustibles, il doit y avoir une relation entre la grosseur des morceaux la plus convenable et la forme ou la marche du four.

On est donc amené à opérer sur la pyrite livrée par les mines un cassage et un triage préliminaires, de façon à envoyer autant que possible aux fours des fragments de dimension uniforme. La grosseur des morceaux varie suivant la disposition des fours et la nature du minerai.

Ce triage préliminaire sépare donc une notable proportion de menus, qu’il faut chercher à utiliser. Tantôt on les brûle dans des fours spéciaux, dits fours à poussière, tantôt ou les agglomère avec une petite proportion d’argile, pour en faire une masse plastique, que l’on moule en briquettes présentant les mêmes dimensions que les fragments précédemment obtenus. A Freiberg, on emploie, pour le moulage, un mélange paifaitement intime de pyrites arrosées avec de l’acide sulfurique étendu, et de quelques centièmes d’argile. On obtient ainsi des boules qui, après dessication, se délitent moins que les fragments naturels. Mais l’emploi do l’argile présente le grave inconvénient de ralentir la dernière période de conduislion et de faire perdre, par suite, une certaine portion du soufre.

Dans beaucoup d’usines on obtient un bon résultat eu broyant finement les poussières, et les arrosant de façon à en former un mortier gras qu’on met s(;cher sur les fours. Il se forme un peu de sulfate basique qui agglomère les grains, on concasse ens\iite les galettes obtenues, pour les faire passer au four avec les morceaux.

Le cassage des pyrites nécessite l’emploi d’appareils mécaniques qui diffèrent suivant la nature et la dureté du minerai employé. ,

Fours à grilles de Marseille. — Les fours employés pour le grillage des pyrites dans les fabriques des environs de Marseille présentent les dispositions indiquées par

les figures 28 et 29. Chaque four possède deux grilles, plates, rectangulaires, formées de barreaux à section carrée, laissant entre eux des intervalles de 5 centimètres. Les gaz produits par la combustion sur la grille A' s’échappent directement par le carneau 0; ceux qui proviennent de la grille A sont amenés au même car-

ENCYCLOPEDIt: CIIIMIOUE.

neau par lé conduit courbe d, séparé par la murette c c de la cage à nitrate. Celleci contient une auge B en fonte ou én grès inattaquable ; la disposition adoptée a pour but de mettre la marmite à nitrate à l'abri des effets d’une température trop élevée.

L’entrée de l’air a lieu par des orifices munis de registres ménagés dans les portes.

On charge d’habitude sur ces grilles 300 kilogrammes toutes les trois heures ; soit pour les dcu.x; grilles 2400 kilogrammes par jour. Les fragments de pyrites emj)loycs sont de la grosseur d’une pomme.

Lorsque la combustion est à peu près lerminée, l’ouvrier enlève avec une sorte de fourche les résidus, et charge de la pyrite neuve, mais on ayant soin de laisser une certaine épaisseur de pyrite brûlée afin d’entretenir dans le four la clialeur nécessaire à la combustion. L’ouvrier est donc obligci de trier, d’après leur aspect, les morceaux à enlever et ceux dont la combustion n’est pas encore terminée, aussi est-on oljligé, pour simplifier son travail et accélérer l’opération, d’employer la pyrite en fragments assez gros, et de n’avoir (ju’uno faible hauteur de charge ; de sorte qu’il reste une proportion de soufre assez forte, 6 à 8 pour 100. De plus, les deux grilles étant commandées par le même carneau, on est exposé à de fréquentes irrégularités de tirage.

APPAREILS POUR LA TRANSFORMATION DE L’ACIDE SULFUREUX EN ACIDE SULFURIQUE.

Conduites entre les fours et les chambres. — Les gaz sortent des fours à une température très élevée, variable, ainsi que nous l’avons vu, suivant les fours. Comme le travail des chambres de plomb exige que la température du mélange gazeux, à l’entrée, ne dépasse pas 40 à 60», il faut interposer entre les fours et les chambres des appareils réfrigérants. On abaisse déjà la température quand on dispose sur Ico fouis des chaudieieo a concentration, mais ce l’efroidissement n’est pas suffisant; d’ailleurs beaucoup de fabricants n’emploient pas ce moyen pour éviter les dangers d une fuite d acide arrivant dans le four. Dans les usines modernes, on adopte le moyen le plus simple et le plus économique à la fois, qui consiste à faire passer les gaz des fours dans une tour à concentrer de Glovcr. Dans les anciennes usines, on prolongeait la conduite de départ des fours par un carneau de maçonnerie, dont le ciel était formé par le fond de chaudières à concentration. Toutefois ce canal ne doit pas avoir une trop grande longueur, sans cela la maçonnerie serait attaquée si les gaz se trouvaient amenés à la température à laquelle l’acide nitrique commence à se condenser. Mais ce moyen était presque toujours insuffisant, aussi était-on forcé à faire circuler les gaz dans des appareils appelés réfrigérants, qui consistaient en longs canaux en plomb à section rectangulaire sur lesquels circulait de l’eau. Ces réfrigérants s’attaquaient très vite et étaient d’un entretien très , coûteux.

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Au départ des fours, quand la conduite est en l’air, au lieu de construire des canaux très encombrants en maçonnerie qui conservent aux gaz leur chaleur, on les mène souvent par des tuyaux en fonte tels que ceux repre'sentés fig. 50. Ces

Fig. 50.

tuyaux sont généralement en deux pièces réunies par des boulons : cette disposition permet de les démonter plus facilement. De plus, comme les poussières entraînées protègent le bas des tuyaux contre les vapeurs acides, on peut souvent se contenter, lorsqu’ils sont trop corrodés, de changer la partie supérieure. II est bon de disposer de place en place des regards b pour nettoyer l’intérieur. Les coudes sont formés par des pièces en T dont un des bouts est bouché par une porte en maçonnerie, que l’on démolit pour visiter l’intérieur des tuyaux.

Malgré les chambres à poussières, il y a toujours des dépôts formés dans l'intérieur de ces tuyaux. Ces dépôts sont quelquefois pulvérulents, quelquefois très durs, quelquefois ils sont complètement imbibés d’acide et formés en partie de sulfate de fer basique.

Lorsque les pyrites sont arsenicales, l’acide arsénieux se sublime dans ces canaux et souvent on peut le voir à l’œil nu sous formé de paillettes brillantes. On trouve généralement les poussières plus riches en sélénium ou en thallium que le minerai employé.

CHAIVIBRES DE PlOMB.

Nous avons déjà fait ressortir qu’une des difficultés spéciales à cette industrie consiste dans l’emploi de masses énormes de gaz qui ne réagissent que lentement et qu’il faut par conséquent emmagasiner pendant plusieurs heures. Il faut donc recourir à l’emploi de vases réellemerjt immenses, formés de matériaux inattaquables aux vapeurs acides et à l’acide sulfurique, présentant des garanties absolues d’étanchéité, et enfin d'une installation et d’un entretien assez peu dispendieux pour être l’éellement pratiques.

Nous avons vu aussi que, dès le début de cette industrie, lorsqu’on commença à recourir à l’emploi de vastes appareils, on a employé le plomb pour les construire; c’est en effet de tous les métaux usuels le seul qui résiste convenablement aux réactifs employés à la fabrication de l’acide sulfurique. Ce métal présente de grands avantages ; il est malléable et se soude sur lui-même très facilement : il se prête

donc à la construclion de pièces de toute forme et de toute dimension ; après usage, il perd peu de sa valeur commerciale et les boues de sulfate de plomb retirées des vieilles chambres peuvent servir à régénérer le métal ; par contre, il est très lourd et trop mou pour qu’on l’emploie sans recourir à de grandes charpentes pour consolider les appareils, enfin son prix élevé rend très onéreux les frais de premier établissement.

On a proposé diverses substances pour la construction des chambres de plomb et on a essayé successivement tous les corps capables de se réduire en lames minces : plaques de schiste, de basalte fondu, de verre, de poterie, de gutta-percha, etc. Les premiers de ces corps devaient être soudés ensemble avec un mélange de soufre et de sable fin, ou de verre pilé; le prix de revient était certainement moins élevé que celui du plomb, mais ils nécessitaient l’emploi d’un très grand nombre de joints dont il était très difficile de garantir l’étanchéité alisolue : ils résistaient moins bien que le plomb à l’action prolongée des acides et se prêtaient beaucoup moins que lui aux réparations et à l’établissement des raccords nécessaires.

La gutta-percha qui possède, comme le plomb, la propriété de se souder facilement sur elle-même, ne présente pas ces inconvénients, et comme elle est beaucoup plus légère que le plomb, elle pourrait, malgré son prix élevé, coûter réellement moins cher; mais elle commence déjà à se ramollir à la température des chambres de plomb, et se laisse corroder par les vapeurs nitreuses; d’après Krafft la gutta-percha est attaquée dans les chambres six fois et demie plus vite que le plomb. Le plomb est donc, en réalité, la seule matière utilisable pour la construction des chambres.

Conüniction des chambres de jilomb (Fig. 51). — Pour pouvoir vérifier facilement l’étanchéité des chambres et pour déterminer la circulation par gravité des liquides qui y sont produits jusqu’aux réservoirs et aux vases de concentration, ou a depuis longtemps renoncé à construire ces appareils sur le sol et, dès lors, on a pris le parti de les élever assez pour utiliser comme ateliers et magasins l’espace libre situé en dessous.

Il faut donc établir un système de charpente pour supporter la carcasse en bois de la chambre et l’énorme poids de plomb qui la constitue. Suivant la disposition de l’usino et la destination du rez-de-chaussée on élève plus ou moins cette charpente et on la supporte soit sur dos murs en maçonnerie, soit sur des piliers en pierres ou en briques, soit sur des poteaux en bois ou en fonte.

Quand on emploie des piliers en briques, ou en pierres (non calcaires si c’est possible) , il est bon de les préserver, par une bonne couche de goudron, contre les fuites d’acide.

Les piliers en fonte durent presque indéfiniment quand on a soin de les couvrir d’une peinture entretenue en bon état.

Sur ces poteaux, on fait porter par l’intermédiaire de sous-poutres, renforcées par des contre-fiches, des poutres moisées. Les solives du plancher des chambres portent sur ces moises ; on cloue dessus un plancher en ayant soin de bien loger les pointes dans l’épaisseur du bois, pour ne pas déchirer plus tard les feuilles de plomb.

En dessus de ce plancher se dresse la charpente de la chambre composée de

ENCYCLOPÉDIE CIIBIIQUE.

usines anglaises, pour diminuer les frais de, construction des chambres, on les installe en plein air, sans les protéger sur aucune face. Dans ce cas, il faut avoir soin de donner au ciel une certaine inclinaison pour faciliter l’écoulement des eaux pluviales. Cette disposition économique est tout au plus acceptable dans les climats très peu vai’iables, comme celui de l’Angleterre; mais, sur le continent, on y a renoncé presque partout, à cause des dérangements occasionnés dans la marche de la fabrication par les variations de la température, l’action du vent, la pluie, les neiges, etc. On construit donc les chambres dans de véritables bâtiments, clos de murs, ou de pans de bois, et recouverts de toits. On laisse d’habitude entre les murs et les chambres un chemin de service de 0"’,80 de largeur, qui prend une largeur do 1™,50 environ entre les chambres.

Construction des parois. — On choisit pour la construction des parois des chambres des feuilles de plomb de la plus grande largeur possible (3 mètres environ), de façon à diminuer le nombre des soudures. Il faut avoir grand soin de déterminer cos dimensions de façon que les soudures ne soient nulle part recouvertes par les poteaux. Enfin, en vue des réparations ultérieures, il est très prudent de faire toutes les lignes de soudure sur la face extérieure.

Nous avons vu que l’étain facilite l’attaque du plomb par l’acide sulfurique, on ne peut donc songer à faire les raccords entre les pièces de plomb avec la soudure ordinaire (3 p. de plomb, 1 d’étain). On a recours à la soudure autogène inventée par Desbassyns de Richemond. Cette soudure faite par de bons ouvriers, sur des surfaces bien nettes, est plus solide que les feuilles de plomb elles-mêmes, à cause de sa plus forte épaisseur*. Pour établir les parois des chambres, on montait ancien-

1. Pour souder à la soudure autogène, l’ouvrier plombier se sert d’un chalumeau représenté par la figure 32, alimenté d’air et d’hydrogène par deux tuyaux de caoutchouc aboutissant aux deux robinets a, h qui servent à régler les deux courants. Le mélange inflammable se produit dans la partie c, d portant un ajutage mobile e- Les deux robinets^a,, 6 qui sont munis de longues clefs permettent à l’intensité des courants, pour faire varier 3® dimensions de*lh“flamme et maintenir un excès d’hydrogène pour quelle soit réductrice.

Le gazogène représenté par la figure 55 contient du zinc et de l’acide sulfurique étendu, il fournit

l’hydrogène à la demande du chalumeau. L’air nécessaire est envoyé par le soufflet représenté figure 54, que manœuvre, au moyen du levier D, un apprenti assis sur la boîte qui enveloppe les cuirs.

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nement cliaque feuille en place : pour cela on commençait à étaler la feuille à plat, la face extérieure en bas, devant sa position définitive ; on posait à 25 centimètres du rebord supérieur une pièce solide de bois rond, et on la fixait à la feuille par des attaches qui embrassaient cette pièce et étaient soudées par leurs deux extrémités à la feuille. En soulevant la pièce de bois avec un treuil ou un palan différentiel, de façon à lui faire suivre la paroi, on déroule peu à peu la feuille de plomb qui vient s’appliquer en place. On replie le rebord sur la sablière supérieure, on l’y fixe par quelques clous et l'on coupe les attaches. Cette opération est très facile, mais oblige à relier ensuite les feuilles par des soudures montantes. Cette méthode peut d’ailleurs s’employer pour lever plusieurs feuilles soudées ensemble.

Dans la plupart des usines on opère autrement. On établit sur le plancher de- la chambre un plancher volant dont la face supérieure est parfaitement plane, et qui a comme largeur la hauteur de la chambre et comme longueur un peu .plus que trois fois la largeur d’une feuille de plomb. Sur ce plancher, on soude à plat trois feuilles et on y applique les attaches qui doivent les fixer plus tard à la charpente. Les soudures sont ainsi faites sur la face extérieure de la chambre. On replie le bord supérieur sur la tranche du plancher et on l’y cloue. Ces préparatifs exécutés, on fait pivoter le plancher sur son arête inférieure et on le dresse ; on rapporte le bord des feuilles sur la sablière supérieure, puis on fait avancer le plancher volant, pour recommencer la même opération. On monte ainsi toutes les parois verticales par bandes de 9 mètres environ, que l’on soude ensuite par soudures montantes faites en dehors. Les feuilles d’angles sont arrondies sans attaches à l’angle, et on a soin que la soudure soit faite sur les faces planes.

Les feuilles de plomb des parois doivent descendre à 0“,05 du fond de la chambre.

Une fois les parois montées, on procède à l’établissement du ciel : pour cela on dresse dans la chambre un échafaudage mobile portant un plancher qui occupe toute sa largeur : sur ce plancher on étale et on soude à plat les feuilles de plomb qui ont 0"’,05 de moins que la largeur de la chambre, on les soude sur les bords des parois repliées en dedans, on rapporte les attaches et on les fixe sur les pièces qui doivent soutenir définitivement le ciel. Comme le haut de la chambre est tou-

On doit autant que possible cheiclier à souder à plat les feuilles de plomb l’une sur l’autre. Dans ce cas, on fait déborder une des feuilles sur l’autre de 4 ou 5 centimètres (fig. 55), on décape soigneusement au grattoir les deux parties a, b en contact, puis on dirige le dai-d du chalumeau, long de 7 a 8 centimètres, sur le bord de la feuille supérieure de façon à fondre le piomb qui fait corps avec la feuille inférieure. Pour renforcer la soudure il est bon de tenir dans la flamme une baguette de plomb qui fond et vient augmenter l’épaisseur de la soudure. Si l’ouvrier maintenait trop longtemps le dard du chalumeau au même point, il fondrait et percerait les feuilles ; il doit donc être assez exercé pour relever son chalumeau juste au moment où le |)lomb est suffisamment chaud pour commencer à fondre la feuille inférieure et faire corps avec elle. Pour assurer la soudure, il est bon de la repasser J c’est-à-dire une fois une ligne terminée de refondre le bourrelet afin qu’il soit bien homogène.

Quand les feuilles à souder sont verticales, l’opération est beaucoup plus délicate. On ne pent presque pas faire usage de la baguette, et le plomb fondu tend toujours à couler entre les deux feuilles, il faut donc avoir un dard très court et éloigner la flamme juste au moment où la fusion commence ei laisser à la gouttelclle le temps de se consolider un peu après chaque coup de chalumeau. 11 faut aussi procéder de bas en haut, de façon que chaque gouttelette en se solidifiant forme un ressaut qui retient les gouttes de plomb fondu. La soudure montante (fig. 50) est donc beaucoup plus délicate et plus longue à exécuter que la soudure plate : elle est aussi moins solide.

Un bon ouvrier peut faire 7 ou 8 mètres de soudure plate, ou 5 mètres de soudure montante à l’heure.

70 E^XYCLOPÉDIE CIIIMIOUE.

jours la partie la plus cliautle et celle qui s’attaque le plus vite, il est essentiel que le plomb ne touche pas ses supports.

On termine l’établissement d’une chambre par la pose du fond on plancher, car il est inutile d'exposer celui-ci à des accidents pendant la construction des parois, ce fond peut être soude aux parois, ou former une cuvette où plongent ces parois. L’acide forme alors joint hydraulique. Cette disposition, un peu plus coûteuse que l’autre comme premier établissement, a l’avantage de permettre la dilatation des parois, et de ramener dans la cuvette les gouttes d’acide qui pourraient suinter en dehors par suite de la déchirure des parois, et qui autrement brûleraient le bois des charpentes. Les bords de la cuvette s’élèvent à 0''’,ou au-dessus du fond* : on forme souvent ces rebords par une longue feuille de plomb de 0"’,70 de large, pliée au milieu et soudée sur le fond.

Appareils auxiliaires des chambres. Pour soutirer l’acide des cliambres, on n’emploie pas de robinets, parce qu’ils seraient souvent bouchés par le sulfate de

Fig. 57.

plomb, et que si on les imaniait souvent on ne larderait pas à faire gercer la soudure qui les fixerait à la paroi. La figure 57 représente un dispositif très simple et très commode pour remplacer les robinets. Un pot en plomb B communique par le tu3’au / avec la chambre ; l’extrémité e dépasse un peu le fond de la cuvette pour empêcher les boues de sulfate de plomb de boucher le tuvau. Sur le fond du pot est rapporté un second tuyau b destiné à conduire l’acide, il est garni à sa partie supérieure d’une mati’ice a en alliage dur (plomb avec jt- d’antimoine), et bouché généralement par un tampon conique c du même métal emmanché à une

1. La chambre forme ainsi un réservoir d’acide qui parc aux inégalités de la vente. De plus, les fabricants ont constaté qu’ils ont un meilleur rendement quand il y a une couche un peu élevée d'acide dans la cuvette, ce qui tient peut-être à ce que cet acide joue pour les jiroduits nitreux le rôle de volant et pare ainsi aux inégalités de la fabrication.

ACIDls SliU'URlQUE MONOHYDRATÉ. 77

tige de fer d garnie de plomb. (Ces tiges se font en enfonçant le fer rond dans un tuyau de plomb qu'on soude aux doux extrémités.)

De place en place on ménage dos bénitiers A (tig. 38) qui permettent de prendre le degré de l’acide dans la cuvette, sa température et son niveau ; pour cola une rcn^lette r est rapportée sur les deux parois du bénitier et sert de plan de comparaison.

Pour connaître à chaque instant le degré de l’acide qui se forme et ruisselle contre les parois, ou soude sur l’intérieur do celle-ci une gouttière A (fig. 58)

fig. 58.

d’où sort un petit tube a, par lequel l’acide recueilli est conduit dans le tube b de l’éprouvette florentine B oîi plonge un aréomètre. Les gouttes qui arrivent déplacent l’acide contenu dans cette éprouvette, celui-ci coule par trop-plein dans le bassin C, d’où il retourne à la cuvette par un petit tube en S.

Le degré ainsi observé est trop faible, parce qu’il se condense le long des parois de la vapeur d’eau qui dilue l’acide. On a des données plus exactes, en recueillant l’acide condensé dans des bassins plats en poterie A (fig. 59) placés à une certaine distance des parois, et qui permettent de se rendre compte de la quantité d’acide formée dans la ebambre en un temps donné, si l’on connaît la surface de ces bassins et la quantité d’acide qui s’en est écoulée pendant ce temps. Dans les petites chambres on n’installe qu’un seul de ces dispositifs, dans celles d’une grande longueur il est bon d’en placer deux ou trois.

Il est bon de disposer sur le plafond et sur les côtés des chambres de queue des regards garnis de verre pour observer la couleur des gaz: comme on le voit sous une grande épaisseur, une différence de nuance est beaucoup plus sensible que dans les tuyaux de sortie. En tète, ces regards seraient à peu près inutiles, car il

serait presque impossible de voir à travers le brouillard qui remplit la première chambre. Il est bon de placer les regards du plafond et des parois dans le même plan vertical.

Fig. 39.

Enfin, il est bon de ménager dans les parois dos tubulures pour fixer des manomètres et pour prélever des échantillons des gaz*.

Communications entre les chambres. Les communications entre les chambres sont établies au moyen de tuyaux en plomb. Ces tuyaux sont généralement épais de

Fig. 40.

5 millimètres dans les parties horizontales et aux coudes et de o à 4 millimètres dans les parties verticales. Comme à la longue les parties horizontales se courbe-

i. Un manomèlro qui est généralement très sultisant (fig. 41) consisfe en un tube de verre capillaire a incliné de — sur l’horizon, et communiquant avec un réservoir b d’un diamclrc de

4 à 5 centimètres sur lequel agit la pression. Le manomètre est rempli d’alcool ou d’eau alcoolisée colorée par un peu de fuchsine. Le déplacement du liquide dans la houle b étant négligeable à

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raient et s’aplatiraient sous l’action des gaz chauds, il faut les fréter de place en place. On les arme habituellement tous les cinquante centimètres d’un cercle en fer plat (de 50 millimètres sur 10) enveloppé de plomb pour les préserver des émanations acides (fig. 40 a), on peut aussi entourer les tuyaux de lattes serrées par uii cercle en fer (fig. 40 b). Les parties horizontales sont soutenues de place en place, soit par des attaches en feuillard descendant des pièces de charpente, soit par des chaudiers. La figure 40 c représente un tuyau vertical soutenu sur un collier en fer à son passage devant une pièce de charpente.