OMO
Immédiatement avant d'abattre la soude.
5 minutes après une nouvelle charge. La porte du foyer étant ouverte.
La porte étant close.
tO 3
Le brassage avait eu lieu à 9 h. 55 m. et 10 li.
Immédiatement avant d’abattre.
On avait chargé le four à 10 h. 33 min.
Environ 10 minutes après le brassage et peu de temps avant d’abattre.
10 minutes après une nouvelle charge.
Immédiatement après le tisonnage du foyer.
10 minutes après le brassage.
Le four étant vide.
Le four fraîchement chargé.
D’après ces essais, on ne trouverait que très rarement de l’o-xyde de carbone, mais il est à remarquer que l’atmosphère du four contenait toujours un excès d’oxygène.
M. Mactear ayant publié en 1878 des recherches sur le rôle du charbon d’après lesquelles la réduction du sulfate de soude doit donner lieu à un dégagement d’oxyde de carbone S M. Fischer reprit de nouvelles études sur la question.
(1). D’<ipr;‘s M. Mactear ta réaction d’un mélange de sulfgte de soude avec un excès de charlion traduit au rouge sombre par l’équation :
En septembre 1879, il fit l’analyse des gaz dégagés du four qu’il avait déjà étudié. La composition du mélange était la même, seulement le charbon brûlé sur la grille en gradins était de bonne houille de Westphalie (Hybernia) ; on ne consommait plus sur la grille que 42 kilogrammes de houille par cuite.
Acide
carbonique.
OBSERV.ATIOKS.
JJ
Peu do temps après une nouvelle charge.
Immédiatement après le brassage.
Pendant le brassage par la porte ouverte.
Au moment de l’abattage.
A la même époque, M. Fischer eut l’occasion de faire les mêmes recherches dans une des principales usines du Rhin. On faisait en 24 heures, 24 à 50 fusions. On traitait chaque fois 200 kilogrammes de sulfate, 200 de calcaire et 80 kilogrammes de charbon : et l’on brûlait sur une grille plate 150 kilogrammes de houille. La chaleur perdue du four était utilisée sous un appareil de Thelen pour concentrer les lessives, ce qui eût demandé sans cela un emploi direct de 50 kilogrammes de charbon pour 100 kilogi’ammes de soude obtenue.
SNaO.SO® + 6C = NaO.CO- H- NaS -f NaS® 4CO= + CO et au-dessus du rou«:e par l’équation :
NaO.SO" + 4C = NaS + 4 CO.
On ne trouvait pas d’oxyde de carbone. Il ne pouvait donc s’en produire que de petites quantités qui eussent été brûlées par l’oxygène en excès traversant le four.
M. Fischer a fait également des essais en petit, pour étudier l’action du charbon sur le sulfate de soude. On n’employait que la quantité de charbon théoriquement nécessaire et on opérait dans une atmosphère d’azote :
D’après cela, le produit de la réaction du charbon sur le sulfate de soude est de l’acide carbonique, et l’oxyde de carbone ne paraît être qu’un produit d’une réaction secondaire.
De l’ensemble de ces résultats et de ceux obtenus par M. Seheurer-Kestner, il résulte que la théorie seule de ce dernier résiste au contrôle de l’expérience. D’ailleurs, elle rend compte de tous les phénomènes observés dans la fusion du mélange pour soude brute.
Dans cette théorie, si l’on ne tient compte que des réactions principales, on peut traduire par les trois équations suivantes, les phénomènes qui se passent dans le four à soude :
Première phase 5NaO, SO'’-t-10C = .5NaS-l-10CO®
Deuxième phase 5 NaS -I- 5 CaO, CO^ = 5 CaO, CO^ -t- 5 CaS Troisième phase CaO, CO® -I- C = CaO -I- 2 CO
En d’autres termes : le sulfate de soude est réduit par le charbon à une température peu élevée, et il se dégage uniquement de V acide carbonique ; le sulfure de sodium réagit sur le carbonate de chaux et il se forme du carbonate de soude et du sidfure de sodium insoluble dans la liqueur alcaline quand il a été produit par voie sèche : à la fin de la réaction, l'excès de charbon réagit stir l'excès de calcaire et il se dégage de l'oxyde de carbone.
11 ne faut cependant pas conclure de là que les trois phases sont absolument distinctes : les deux premières réactions se produisent simultanément en des points différents du four ; aussi, si l’on prélève des échantillons de soude brute pendant la durée d’une opération, n’observe-t-on pas une progression croissante pour la proportion du carbonate de soude, décroissante pour le sulfure de sodium : il peut se faire que le sulfure de sodium et la soude caustique aillent en croissant à mesure que l’opération avance, par suite d’une réaction secondaire indiquée plus
LESSIVAGE DE LA SOUDE BRUTE
Action des dissolvants sur la soude brute. — La soude brute est presque insoluble dans l’alcool : elle ne lui cède qu’un peu de sulfure de sodium. Elle ne contient donc pas de soude caustique, et il n’y existe que des traces de sulfure de sodium.
Traitée par l’eau, elle lui cède tous ses éléments solubles. On trouve dans la dissolution du carbonate de soude, de la soude caustique, du sulfate de soude, du chlorure de sodium et du sulfure de sodium. L’eau n’agit donc pas seulement comme un dissolvant, elle détermine des réactions entre les divers éléments de la soude brute.
M. Kolb a étudié avec détail les conditions dans lesquelles se produisent ces réactions qui donnent naissance à la soude caustique et au sulfure de sodium, et a montré que la composition de la lessive varie entre des limites assez rapprochées avec la quantité d’eau employée, mais beaucoup suivant la température de l’eau et la durée de l’opération. Ou trouvera résumés dans le tableau suivant, les résultats principaux de son travail.
100 grammes de
soude brute
Par une macération
'"d'ëair
Pendant 6 heures
Pondant 24 heures
Pendant 7 jours
NaO.CO*
JJ
NaO
SaS
Traces.
Traces.
HaO.CO^
SaO
NaS
NaO.CO^
NaO
Sa.S
NaO.COa
NaO
NaS
11 résulte de là que la quantité d’eau n’influe pas sensiblement sur la causticité, mais que celle-ci augmente avec la température et la durée du traitement. Le taux
588 EKCÏCLOPÉDIE CHIMIQUE.
de sulfure de sodium croît avec la quantité d’eau employée, mais surtout avec la température et la durée de la digestion.
En maintenant à l’ébullition pendant 4 heures une solution de soude brute qui titrait 31°, 5 de carbonate de soude, 8" de soude caustique, et 0“,5 de sulfure de sodium, M. Pelouze ne trouva plus à la fin de l’opération que 11°, 5, pour le carbonate de soude, tandis que le sulfure de sodium correspondait à 20°.
La diminution du carbonate de soude coïncide non seulement avec la formation de la soude caustique, mais aussi avec celle du sulfure de sodium. 11 ne paraît pas y avoir de relation entre ces deux phénomènes.
Pour se rendre compte de la formation du sulfure de sodium, M. Kolb a étudié l’action de l’eau sur le sulfure de calcium, soit seul, soit en présence de la chaux et du carbonate de soude.
Mélange
d’un excès de sulfure de calcium
arec un litre d’eau
contenant
Quantités de sulfure de calcium dissoutes.
Après
48 heures aux températures de
deux heures d’ébullition.
gr. c.
gr. c.
gr. c.
gr. c.
gr. c.
gr. c.
5»'. NaCl:
S''. N.iO,SO^
5*M5 à 80!'., NaO
Tracc.<.
Traces.
Ainsi le chlorure de sodium paraît diminuer la solubilité, d’ailleurs assez faible du sulfure de calcium; le sulfate de soude l’augmenterait un peu. L’action de la soude pendant 2 heures à l’ébullition est presque nulle, mais si on prolonge l’action pendant 48 heures, on finit par trouver qu’il s’est formé du sulfure de sodium, en quantité d’autant plus forte que la liqueur était plus alcaline. Par contre, le sulfure de sodium n’est pas altéré par la chaux.
LESSIVAGE DE LA SOUDE BRUTE
Ainsi la concentration des liqueurs en carbonate de soude met un obstacle ti-ès net à la production du sulfure de sodium. La double décomposition entre le carbonate de sonde et le sulfure de calcium
NaO, CO^ -b CaS = NaS + CaO, CO^
est favorisée par la dilution des liqueurs, par la durée de la digestion et par la température.
La soude caustique donne de la stabilité au carbonate de soude; il en est de même pour la chaux, parce qu’elle détermine la production de soude caustique.
Toutes choses égales d'ailleurs, la composition de la lessive varie avec le mode de dissolution. Ainsi deux échantillons d’une même soude soumis l’un, à une immersion dans l’eau, l’autre à un lavage sur un fdtre, ont donné deux dissolutions ayant le meme titre alcamétrique, mais la première était plus caustique que la seconde (Pelouze).
Pendant le lessivage, il y a de l’eau fixée sur quelques-uns des éléments de la soude brute; en effet, Stohmann a trouvé par des expériences sur une grande échelle, en opérant sur 100 parties de soude brute :
