INSTALLATION D’UN LESSIVAGE
Généralités. — Dans la fabrication de la soude brute on doit se préoccuper de produire des blocs poreux de façon à faciliter l’opération du lessivage. A ce point de vue les fragments de charbon restant dans la masse présentent une certaine utilité. Nous avons vu que dans les fours tournants on caustific une partie de la chaux pour qu’elle divise en s’hydratant les blocs qui, sans cette précaution, seraient trop compacts. Les morceaux doivent garder leur forme pendant le lessivage, et être assez résistants pour supporter la pression de ceux qui sont au-dessus. Après l’épuisement, chaque morceau doit former une masse qui se laisse facilement réduire en pâte sous la pression du doigt.
La soude cuite à trop haute température ou trop longtemps, restera trop compacte et se lessivera mal. Une bonne soude se laisse convenablement lessiver quand elle a été préalablement réduite en fragments d’un quinzaine de kilogr.
Nous avons vu (page 575) qu’on donne de la porosité à la soude brute en la laissant quelques jours à l’air, mais qu’un séjour prolongé altère sa qualité.
Au point de vue de l’économie de combustible, on doit chercher à obtenir des lessives aussi concentrées que possible. On y arrive par un traitement méthodique, qui permet en même temps d’épuiser presque complètement le résidu. Le liquide doit avoir une température de 35 à 40° en hiver, de 50 à 55 eu été. Enfin le traitement doit être conduit rapidement.
Lorsqu’on laisse l’eau circuler lentement entre les moi
rceaux de soude, ceux-ci
590 E.NCVCLOPliME CHIMIQUE.
"ardent leur forme et servent en quelque sorte deliltre, de sorte que la lessive sort facilement et est parfaitement claire.
Anciens lessivoirs. — Les premiers appareils de lessivage ne remplissaient que (l’une façon imparfaite les conditions énonccîes ci-dossus. Le plus ancien dispositif consistait en une scirie de cuves en tôle disposées en gradins (lig. 264). Plusieurs séries étaient accolées suivant l’importance de la fabrication.
Fig. 264.
La soude, concassée sous des bocards et tamisée à un tamis fin, était placée dans les cuves les plus basses, et l’eau destinée à la dissolution arrivait par un tuyau à la cuve supérieure. Le mouvement des liquides se faisait par intermittence au moyen de robinets, l’eau descendant chaque fois d’un étage aux suivants et la soude à épuiser étant remontée à la pelle d’un étage à l’étage supérieur. Pour faciliter l’épuisement, on était obligé de brasser la matière pour la tenir en contact intime avec les liqueurs à enrichir.
On arrivait bien ainsi à un épuisement méthodique, mais l’état de la matière, la nécessité de la déplacer à la pelle, sa position défavorable au fond des bacs, l’obligation de brasser, la trop grande durée du traitement par l’eau, etc. , se traduisaient par une grande dépense de main-d’œuvre, un épuisement incomplet, un degré faible des lessives, un défaut de limpidité, et par la production d’une quantité exagérée de sulfure de sodium.
Lessivoirs de Clément-Desormes. — L’appareil de Clément-Desormes (fig. 265) réalisa un progrès très sensible.
La matière au lieu d’être broyée finement et brassée dans les cuves fut au contraire déposée en assez gros morceaux dans des paniers en tôle perforée contenant 25 à 5Ü kilogr. suspemlus dans le sein du liquide. De cette façon à mesure que l’eau, en contact avec la soude se charge de matières dissoutes, elle descend au fond du bac et est remplacée par do l’eau moins chargée, jusqu’à ce que tout le
LESSIVAGE DE LA SOUDE BRUTE. o'Jl
liquide ait la même densité. La dissolution est forcément plus rapide qu’avec l’autre méthode où la matière à dissoudre est en contact avec la couche la plus coneen-
Fig. 2G5.
tréc. Le mouvement naturel de l’eau remplace avantageusement le brassage de la matière.
Chaque panier était muni de deux oreilles où passait un bâton n destiné à le maintenir à la hauteur voulue, et à le transporter d’une cuve à l’autre à mesure des progrès de l’épuisement .
Il y avait généralement 10 à 12 cuves de lessivage G disposées en étages, par séries de six.
Avec un lessivoir organisé comme celui de la lig. 265, l’eau arrive d’une façon continue dans les deux bassins de l’étage supérieur, déplace le liquide plus dense qui est accumule dans le bas et le force à s’écouler par les tuyaux en Z t, dans la partie supérieure des bassins du second étage, et ainsi de suite. — Le mouvement des paniers qui renferment la soude s’exécute en sens inverse ; c’est-à-dire qu’on met d’abord la soude fraîche dans les cuves de l’ctagc inférieur, puis, au bout d’une demi-heure environ, on la fait remonter à l’étage suivant, de façon qu’elle arrive presque épuisée en contact avec l’eau pure dans le bassin supérieur. Le mouvement des paniers se fait assez simplement au moyen d’un treuil mobile courant au-dessus du lessivoir et dont les chaînes terminées par des crochets saisissent les barres de suspension.
Il faut compter sur 40 à 50 caisses pour une production journalière de 1000 kilogrammes de soude brute.
Le dispositif de Clément-Desorines constitue certainement un grand perfectionnement sur l’appareil précédent. Il ne réalise pourtant pas toutes les espérances qu’on avait conçues.
Il permit de réaliser plus rapidement la dissolution méthodique de la soude brute, d’arriver à un épuisement plus complet des résidus et d’obtenir une solution plus concentrée. Par contre il demandait encore beaucoup de main-d’œuvre pour le mouvement des paniers. Son plus grave inconvénient était qu’à chaque transvasement la soude n’étantplus soutenue par le liquide arrivait forcément à se tasser et à produire un dépôt boueux qui tombait en partie dans les cuves et souillait les
liquides en même temps qu’il pouvait boucher les trous des paniers. Aussi cet appareil est à peu près complètement abandonné. Dans les quelques usines où on s’en sert encore on cherche à éviter le tassement en diminuant les proportions de calcaire et de chaux, de façon à obtenir un produit plus consistant.
Appareil de Shanks. — Cet appareil dont l’invention appartiendrait, paraît-il, à M. le professeur Buff, et qui aurait été introduit en Angleterre par M. Dunlop, se généralisa après qu’il eut été installé avec succès par M. Shanks dans sa soudière de St-Hélens. On y retrouve le traitement méthodique et l’idée première du dispositif de Glément-Desormes, mais il présente le grand avantage que la soude n’y subit aucun déplacement du commencement à la fin du lessivage, et conserve par suite sa porosité.
L’épuisement est donc plus rapide et la soude joue, en quelque sorte, le rôle de filtre, de sorte que les liqueurs sont parfaitement claires.
Cet heurenx résultat tient à ce que la soude brute reste constamment immergée, et est par suite soutenue en partie par la pression hydrostatique du liquide. La porosité de la matière permet de réduire à 4 ou 6 au plus le nombre des cuves. L’épuisement méthodique repose uniquement sur le mouvement des liquides produit simplement par voie de déplacement.
L’appareil de Shanks représenté fig. 266-267 consiste en 4 cuves en tôle de fer épaisse de 8 à 10““ renforcée par des cornières ou des rails. Chaque cuve est carrée et a d’habitude de 3"‘, 50 à4 mètres de côté sur 1“, 80 à 2 mètres de hauteur. On compte généralement sur une capacité totale de 5 mètres cubes pour lessiver 1 tonne de soude brute par jour.
Le fond de chaque cuve peut être horizontal, on lui donne souvent deux pentes aboutissant à une gouttière centrale pour faciliter l’écoulement des liquides. Une grille horizontale en tôle perforée de 10““ d’épaisseur repose sur des cornières et sur des fers à T dont la hauteur moyenne est de 8 à 10 centimètres. Les trous ont 6 à8"'“ de diamètre et sont distants de 7,5 à 10 centimètres. Quelquefois cette grille est supprimée, et il n’y en a que sur les gouttières. Chaque feuille de la grille doit être assez légère pour qu’un homme puisse la manier. C’est sur le faux fond formé par cette grille qu’on dispose, par couches régulières, la soude réduite en fragments de la grosseur du poing. On s’arrête à 0“,40 ou 0”, 50 du bord.
Les liquides de chaque compartiment déplacés par un afflux d'eau ordinaire ou de lessive faible s’échappent par des tubes verticaux a et 5 en fonte de 10 centimètres de diamètre en bas, de 12,5 en haut, qui pénètrent jusque dans les gouttières du faux fond. Chaque compartiment possédé deux de ces tuyaux, l’un pour les communications d un compartiment à l’autre, l’autre pour la sortie des liquides concentrés. Au moyen des soupapes coniques c (fig. 268), on peut interrompre la communication dans chaque tuyau. La tubulure des tuyaux de sortie est en communication par un caoutchouc ou une articulation avec un petit tube d qui, une fois abaissé dirige la lessive dans la rigole de sortie. En relevant ce tube on arrête l’écoulement sur les tubes de sortie, la soupape c ne sert qu’en cas de nettoyage des tubulures et des tubes d qu’on a souvent l’habitude de vider quand ils ne servent plus pour qu’ils ne soient pas obstrués de cristaux. Enfin un tube e faisant le tour de la série fait communiquer quand on on a besoin le l®'’et le ¥ bassin.
Fig.^eo^
ENCYCLOPÉDIE CIIBIIQUE.
Cliaque bassin est pourvu d’un robinet de vidange / servant aux nettoyages.
Un tube g courant le long de la, série amène l’eau fraîche à chaque bassin par des branchements k à robinet.
Quand l’appareil est en route, la liqueur de chaque cuve dissolvant les sels de la soude brute, il se forme des liquides de densités différentes : les plus denses gagnent le fond, déplaçant les plus légers qui gagnent la surface : en descendant à travers la soude les filets liquides se renforcent d’une façon continue; quand elle a atteint un certain degi'é , variable avec la richesse de la soude qu’elle touche, la dissolution reste stationnaire dans le faux fond.
Si l’on verse de l’eau dans le bassin contenant la soude épuisée, cette eau se maintiendra à la couche supérieure et, arrivée à un certain niveau, chassera oyg donc par déplacement les couches du fond qui arrive¬
ront dans le 2“ bassin ; le même phénomènes se passera dans celui-ci et ainsi de suite.
Les liquides n’occuperont pas le même niveau dans les différents bassins puisqu’ils auront des densités différentes. Supposons que le premier bassin ne contienne que de l’eau pure, la soude étant épuisée, et que le dernier contienne de la lessive de densité 1,25, la hauteur du liquide dans le premier étant par exemple 1"',50, la
hauteur x dans le dernier sera x = |-^=:l"',20,soit unedifférencedeO"’,oO entre
les niveaux extrêmes : pour qu’il y ait écoulement, il faudra que le tube de sortie du dernier bassin soit de quelques centimètres plus bas. On devra donc mettre les tubes de sortie à 0'“,40 environ en dessous du niveau où l’on veut tenir l’eau dans la cuve épuisée. Les communications seront forcément au même niveau, puisque chaque cuve doit devenir à son tour la cuve d’entrée et celle de sortie.
Appelons A, B, G, D les 4 cuves d’un appareil Shanks. On vient de vider la cuve G. Après un nettoyage complet, le faux fond étant remis en place est recouvert d une couche de mâchefer de 75 millimètres d’épaisseur environ, de grosseur décroissante, de façon à obtenir une couche à surface bien plane, puis on la remplit avec la soude en morceaux jusqu’au niveau du tube d’écoulement.
Les cuves D, A, B renferment des matières ayant subi respectivement trois, deux, et un lavage.
La^ cuve B ne reçoit que de l’eau pure par le robinet k. Le tuyau de sortie est lermé. L’eau qui arrive fait passer la lessive faible de D en A, celle de A en B, celle de B en G sur la soude neuve. Gela fait, on arrête quelque temps l’écoulement pour que la lessive ait le temps d’arriver en degré en G.
A ce moment la soude en D doit être complètement épuisée, et le liquide qui s en écoule ne plus marquer que 1/4 à 1/2 degré. On ouvre alors le robinet de ^idange et on envoie leau par une pompe sur la cuve A. Souvent môme on perd cette eau qui n’a que peu de valeur et qui contient plus de sulfure que de carbonate de soude, ainsi que le montre l’analyse suivante de M. Davis :
LESSIVAGE DE LA SOUDE BRUTE
Grammes par litre.
Hydrate do soude . 2,640
Carbonate de soude . 1,060
Sulfure de sodium . 2,690
Ilyposulfite de soude . 0,554
Sulfate de soude . 0,284
Chlorure de sodium. . . . 6,780
Silicate de soude . 0,1 00
Alumiiiate de soude . 0,108
On vide alors la cuve D,
y met de la soude neuve, ou ferme le tuyau de communication D, A, et l’on fait arriver l’eau pure en A. Le travailrecominence dès lors de la même ^ façon. Si l’on travaille avec 5 ou
6 cuves, dont 4 ou 5 en marche et une au nettoyage, l’arrivée d’eau est continue et non intermittente, ce qui est préférable.
La lessive forte marque de 20 à 28» B. On ne doit pas dépasser 52" B pour avoir de beau sel de soude.
Il faut attacher une grande importance à ce que la température des lessives ne dépasse jamais 45" C. Le mieux est même de ne pas dépasser 35 à 40".
Deux bons ouvriers, un de jour et un de nuit, suffisent pour une batterie do lessivoirs.
Les lessives doivent être claires, d’une couleur jaune pâle.
Les résidus doivent être à grains réguliers, friables : s’il reste des morceaux durs, l’épuisement n’est pas satisfaisant.
Clarification des lessives. — La lessive qui sort du Icssivoir est toujours plus ou moins troublée par des particules solides.
Avant donc d’être envoyée à la concentration, on la l'ait séjourner dans de grands bassins de clarification, maintenus à une température de 40" pour éviter qu’une partie des sels dissous vienne à se séparer par cristallisation.' On utilise pour chauffer ces bassins les chaleurs perdues de la concentration.
Ces bassins sont élevés au-dessus des fours ou des chaudières d’évaporation, de façon à ce qu’on ne soit pas obligé de pomper les lessives claires, ce qui pourrait les troubler. Il faut donc élever les liquides du lessivage. La pompe en fer et fonte représentée figure 269 convient à cet usage.
Composition des lessives brutes. — La lessive brute à la sottie des réservoirs
EKCYCLOPÉDIE ClIIMIQÜi:.
de clarification est jaune [làle. Elle contient environ 25 pour 100 de sels. Le carbonate de soude forme à peu près les 4/6 du résidu salin total laissé par leur évaporation : la soude caustique peut atteindre jusqu’à 1/6 : le reste est constitue par un grand nombre de substances parmi lesquelles dominent le sulfate de soude, le sulfure de sodium, les sulfites et byposulfites de soude, le chlorure de sodium, le sulfure de fer, le ferrocyanure de sodium, les silicates et aluminates de chaux etc. Voici quelques analyses de résidus salins de lessives industrielles.
Voici, d’après Juriscb, la composition de la lessive de soude des fours tournants de James Musprat and Sons à Widness pendant les quatre mois de décembre 1879, janvier, février, mars 1880. (La soude brute avait sensiblement la même composition que celle d’avril 1876 donnée p. 573.)
Ou bion en rapportant ces cliiffres à 100 de NaO comme carbonate et hydrate de soude.
Moyenne.
Maximum.
Minimum.
NaO sous [orme d’hvdrali' .
Chlorure de sodium, . .
Sult'ale de soude .
Sullite de soude .
llyposulfite de soude .
Suifurc de sodium .
Sulfate total calculé .
Ferrocyanure de sodium .
Silice, alumine, Sesquioxyde de fer .
On voit que le fer se présente sous la forme de sulfure de fer dissous et de ferrocyanure. Ce corps est très nuisible. Il donne fréquemment une coloration jaune au,K sels calcinés, et empêche d’obtenir directement des cristaux de soude incolores.
Rappelons que d’après M. Péchiney les soudes brutes préparées par son procédé ne doivent pas contenir de ferrocyanure, et qu’en appliquant le procédé Péchiney- Weldon on ne devrait avoir ni ferrocyanure ni sulfure. En réalité, il en reste, mais moins que dans les soudes brutes obtenues par l’ancienne méthode.
Nous donnons ci-dessous la composition moyenne de 20 échantillons journaliers des lessives de l’usine de Runkorn Soap and Alkali Company (à Ruidrorn) provenant de soude brute produite au four tournant par le procédé Péchiney en septembre 1879, et nous mettons à côté pour comparer la moyenne de 10 échantillons
598 ENCYCLOPlimE CHIMIQUE.
journaliers de lessives de soude fabriquée au four à réverbère en mars 1880 et des échantillons de janvier 1880 de lessives de soude fabriquée au four tournant par le procédé Mactear chez Muspratt.
Grammes pour ICO grammes
de soude NaO 1
alcaline (carbonate et
hydrate).
Muspratt
jncorn soi
Muspratt
and Sons.
and alkali Company.
and Sons.
Procédé Péchiney
au four
Pm...
tournant.
four
Septembre 1879.
Janv. 1880.
Maximum
Moyenne.
Minimum
IN'aO sous lormc d’hvdrate de soude .
Chlorure de sodiuiu .
Sulfate de soude .
Sulfite de soude .
0,1 tu
llyposuKile de soude . . .
Sulfure de sodium .
Sulfate total calculé .
Ferrocyanurc do sodium . ,
Silice, alumine, sesquioxyde de 1er .
Les mélang
es employés étaient :
Sulfate . ...
Calcaire .
Charbon . .
Chaux Mactear .
Siillate hechinev ....
Calcaire VVeldoii .
Escarbilles. .. . . .
A Runcorn, on a trouvé comme moyenne de 26 analyses de lessives de soude obtenues par la soude brute fabriquée au four tournant par le procédé Pechiney Wehlon, du 15 avril au 15 mai 1880 :
Par 100 grammes de soude NaO alcaline (carbonate et hydrate).
Moyenne.
Maximum.
Minimum.
NaO sous forme d'hvdrate .
Sulfure de sodium .
Hyposullite de soude . ^ ’
Sulfate de soude .
Sulfate total calculé .
Ferrocyanurc de sodium. .
LESSIVAGE DE LA SOUDE BRUTE. 500
Le mélange employé était :
Sullate . 100
Calcaire . 74,42
Charbon . 41,86
Sulfate final . 11,63
Calcaire Weldon . 6,98
Ainsi, le procédé Péchiney donne des résultats intermédiaires entre ceux du four tournant ordinaire et ceux du four cà réverbère. Son principal avantage paraît consister dans l’imiformité du taux de sulfiite et de cyanure. Mais on voit que dans un four à réverbère on peut arriver à avoir aussi peu de ferrocyanure.
Divers procédés ont été proposés pour éliminer le fer des lessives de soude.
