RAFFINAGE DU SEL DE SOUDE

Pour la fabrication de la gobeletterie fine et de quelques autres articles, il faut un produit plus pur que le sel de soude ordinaire, que l’on obtient partout où le sel à l’ammoniaque n’est pas encore employé, en raffinant le sel ordinaire soigneusement préparé.

Les lessives pour sel de soude destiné au raffinage doivent être préparées avec de la soude brute le moins ferrugineuse et sulfureuse possible ; le procédé Péchiney- Wcldon est donc tout indiqué : la lessive de soude devra être parfaitement oxydée et carbonatée, puis clarifiée par un long repos. Puis, la calcination devra être soigneusement faite pour transformer tout le fer en oxyde insoluble. II suffit donc, pour obtenir du sel raffiné, de dissoudre le sel calciné, de le laisser clarifier, de décanter, d'évaporer à sec et de calciner de nouveau.

Dissolution- du sel de soude. — Les appareils de dissolution sont les mêmes pour la fabrication du sel raffiné et pour celle des cristaux.

La cuve de dissolution (fig. 286) se compose d’une caisse en tôle où sont suspendus plusieurs paniers en tôle perforée. L’eau arrive par un robinet b et est échauffée par le tuyau de vapeur c; e est un robinet de vidange pour le nettoyage; enfin le soutirage se fait par un tube tournant autour de l’articulation d, représentée à plus grande échelle par la figure 287.

On vide parfois aussi le bassin de dissolution au moyen d’un siphon en fer à robinet, dont la petite branche est relevée pour ne pas aspirer les dépôts formés sur le fond. Une tubulure placée en haut permet de désamorcer le siphon après chaque opération pour qu’il ne soit pas bouché par des. cristaux (fig. 288).

On emploie souvent des cuves munies d’un agitateur mécanique (fig. 289). Ce sont des réservoirs circulaires en fer forgé de 6 à 7 millimètres d’épaisseur, dans

lesquels tourne un arbre vertical muni de brassoirs horizontaux et actionne par une courroie et par une roue dentée. Une tremie fixee sur le coté sert a 1 introduction du sel de soude. La cuve esUmunie d’un couvercle en tôle mince pour éviter les projections. Le tuyau de sortie est fixé aux deux tiers de la hauteur de la paroi, pour éviter l’entraînement des dépôts : sur le fond est un robinet de vidange. Le tuyau à eau et le tuyau à vapeur passent à travers le couvercle et longent la paroi pour éviter l’agitateur. H y a souvent aussi un autre tuyau pour introduire de l’eau chaude provenant de quelque source voisine. La cuve étant à demi remplie d’eau chaude et l’agitateur en route, on y projette lentement du sel de soude et on ouvre le tuyau de vapeur. S’il y a beaucoup de sulfure, on ajoute quelques kilogrammes de chlorure de chaux pour oxyder le fer. mais comme on perd ainsi du carbonate de soude, on ne le fait qu’en cas de nécessité. On achève peu à peu de remplir la cuve avec de l’eau et du sel jusqu’à ce que le liquide passe par le tube dans les premiers décantoirs. lia dissolution doit être parfaitement claire et avoir une densité d'environ 1,26. Si elle était plus concentrée, il se produirait dans les décantoirs des cristaux toujours souillés par les impuretés. Les premiers décantoirs consistent en chaudières cylindriques coupées en deux et enveloppées de maçonnerie. La solution les traverse d’un bout à l’autre : ensuite elle est dirigée par une pompe dans de vastes bassins de clarification en fer, où elle séjourne six heures et d’où elle est puisée par des siphons qui la conduisent aux chaudières. Avec une liqueur bien préparée, le dépôt doit être réuni dans les 50 centimètres inférieurs des bassins au bout de six à huit heures.

La figure 290 représente une chaudière de concentration analogue aux chaudières à lessives brutes, mais chauffée par un foyer à chaque extrémité. Le combustible employé est généralement du coke. La voûte est très élevée, pour éviter que les flammèches viennent souiller le sel. Une cheminée puise les gaz au centre.

La chaudière est maintenue pleine de lessive, de façon à éviter que la chaleur attaque les parois de tôle. Avec un bon appareil, l’évaporation d’une charge se fait en vingt heures. Lorsque la matière est réduite à une consistance pâteuse, beau-

FABRICATION t)ES SELS DE SOUDÉ. 627

coup de sel solide est mélangé dans la masse, on enlève les portes et on fait tout tomber dans le filtre, puis on l’emet l’appareil en route. On arrose les sels sur le filtre avec un jet d’eau quand on veut un sel parfaitement pur; autrement ce lavage est superflu. Les eaux mères rentrent dans le roulement des lessives et le sel est calciné.

Fabrication des cristaux de soude. — En soumettant au refroidissement une dissolution satnrée de carbonate de soude, on obtient de magnifiques cristaux à 10 équivalents d’ean, appartenant au type rhomboïdal oblique. Ce sel étant beaucoup plus soluble à chaud qu’à froid, la cristallisation est très abondante et fournit un produit très pur, puisqu’il n’y a pas dans le mélange de sel isomorphe avec le carbonate de soude.

Ces cristaux contenant environ 60 pour 100 d’eau, une tonne de sel de soude fournit environ 2 tonnes de cristaux, de sorte que ce corps est grevé de frais d’emballage et de transport considérables.

La fabrication des cristaux n’a donc de raison d’être que l’extrême pureté du produit, et les avantages qu’il présente pour les usages domestiques : innocuité et facilité d’emploi.

Le procédé de cristallisation est d’une extrême simplicité : par contre il faut de la soude faite avec grand soin : c’est en effet une grave erreur de croire qu’on puisse obtenir de beaux produits avec des sels de rebut. Le carbonate de soude doit être bien calciné et désulfuré pour fournir les lessives claires nécessaires à la production de bons cristaux. On ajoute souvent aux lessives un peu de chlorure de soude (0,5 pour 100 de cristaux) pour achever d’oxyder les sulfures et précipiter le sesquioxyde de fer formé. Un excès de soude caustique empêche les cristaux de prendre une bonne couleur et nuit à leur transparence, de plus la soude reste dans les eaux mères et diminue le rendement. Quelques industriels estiment qu’il est bon de laisser 1 pour 100 de soude caustique dans les sels, d’autres préfèrent les sels parfaitement carbonatés. Le chlorure de sodium, même assez con. centré, comme dans les derniers sels pêchés, ne nuit pas à la fabrication. Le sulfate de soude favorise certainement le développement des cristaux. La lessive peut en contenir une assez forte proportion sans qu’il en reste dans les cristaux une quantité sérieuse; mais, si la liqueur est plus que saturée, il en cristallise avec le carbonate de soude, sans que l’aspect soit altéré. On profite parfois de cela pour frauder le produit.

La première phrase de l’opération consiste dans la dissolution du sel de soude dans l’eau chaude. Les appareils décrits à propos du raffinage conviennent parfaitement. On lessive aussi concentré qu’il est possible pour avoir encore une bonne clarification : les lessives ont d’habitude 50“ à 35“ B. à chaud. On laisse déposer les impuretés en faisant séjourner les liqueurs pendant deux ou trois jours dans des réservoirs situés en l’air, et maintenus au moins à 38°, point de solubilité maximum du carbonate de soude. Ces réservoirs ont environ 5 mètres de côté ou de diamètre, et 2 mètres de profondeur ; ils sont entourés d’une maçonnerie où circulent les gaz chauds d’un calorifère. Au fond du réservoir est une soupape de vidange pour les nettoyages. Le liquide clair est décanté au moyen de siphons disposés pour ne pas troubler la lessive, et pour être désarmorcés une fois l’opération terminée (fig. 288).

On compte qu’il faut au moins trois de ces réservoirs pour 100 tonnes de soude employées par semaine.

La lessive passe ensuite dans les cristallisoirs.

Ateliers de cristallisation anglais. — En Angleterre on emploie généralement des vases platsen fonte ayant 2“, 50 sur l^jSO de côté et une profondeur de 0™,45, et

reposant sur des pieds de 12 à 15 centimètres pour laisser un libre passage à l’air (fig. 291). Le fond est légèrement incliné, de façon à conduire les liquides d’égout-

Fig. 292.

tage vers une tubulure bouchée par un tampon en fonte tournée. Ces moules se prêtent a une disposition commode et économisant la place. On voit dans la fig. 292

nn plan d’atelier de cristallisation avec un chemin de fer pour faciliter l’enlèvement des cristaux.

On prélèreàces cristallisoirs ceux qui sont représentés fig. 295. La coupe montre

Fig. 293.

en même temps la forme prise par les cristaux. Ces cristallisoirs ne sont pas élégants comme forme, et prennent beaucoup de place dans l’atelier^ mais ont l’avantage de se prêter à une plus rapide circulation de l’air, de permettre plus facilement l’extraction des cristaux, et de diminuer la proportion formée au fond. Les meilleures dimensions sont 2"', 75 de diamètre et 0“,60 de profondeur. Le métal a au moins 25 millimètres d’épaisseur avec une très légère nervure sur le bord. Une ouverture est faite au fond et fermée par un tampon tourné.

Ces cristallisoirs reposent sur des cales en bois, entre lesquelles passe la rigole aux eaux-mères et qui permettent à l’air de circuler partout.

L’atelier de cristallisation, dont un type est représenté fig. 294, doit être parfaitement ventilé, de façon à maintenir la plus grande fraîcheur possible dans l’atelier. Les baies sont munies de persiennes permettant de régler l’intensité du courant d’air. Le toit doit être parfaitement étanche pour éviter l’introduction des poussières et la chute de gouttes d’eau : les toits en ardoise sont préférables pour cela à ceux en tuiles ou en planches. Le plancher de l’atelier est asphalté, bétonné ou garni de plomb et légèrement en pente pour ramener les liquides perdus dans un réservoir.

Les lessives venant des réservoirs de clarification sont amenées par un tuyau maître, d’au moins 75 millim. de diamètre, et distribuées par des rigoles en bois ou en fer munies d’une cannelle devant chaque ligne de cristallisoirs ; un tuyau de caoutchouc fixé sur ces cannelles porte la lessive aux cristallisoirs.

Les cristallisoirs doivent être parfaitement remplis, pour éviter la rouille ; ils doivent être vidés avant que les cristaux aient le temps de devenir opaques {to sait), et remplis de nouveau le plus tôt possible.

La durée d’une cristallisation varie avec la température et la dimension des cristallisoirs. Avec les dimensions indiquées ci-dessus, on compte 5 semaines pendant l’été et 15 à 16 jours pendant l’hiver. On facilite la formation des cristaux en posant sur les rebords de petites bandes de bois ou de tôle touchant la surface du liquide. Lorsque l’opération est terminée, on trouve des cristaux compacts sur les parois, on donne à cette formation le nom de block; ils atteignent par temps froid au moins 25 centimètres. Les beaux et grands cristaux suspendus à la surface et crûs sur le block sont nommés points, et sont plus estimés à cause de leur plus grande pureté. Le tampon étant enlevé, on laisse les eaux-mères s’écouler le plus

?ig' 294.

complètement possible, on brise la masse de cristaux, et on les porte dans de petits wagonnets à l’e'gouttoir {bench), consistant en une table inclinée en bois, courant tout le long de l’atelier, et séparée des cristallisoirs par un passage de l™à 1“,50. Cette table arrive au niveau du plancher de l’atelier des cristallisoirs. Sur la face opposée sont de petites portes battantes qu’on lève pour faire tomber les cristaux dans les barriques.

Les eaux-mères provenant des cristallisoirs sont dirigées dans un réservoir, d’où on les pompe dans un four à évaporer, et traitées comme les lessives d’alcali raffiné. Quand la disposition le permet, on les envoie directement à la chaudière, ou dans un réservoir de dépôt placé au-dessus, de façon à retirer un produit plus pur. L’eau-mère évaporée à sec est portée dans un petit four à réverbère semblable à un four à carbonate simple. On obtient ainsi des sels faibles parfaitement blancs, dont la richesse varie avec la saison. Pendant la chaleur de l’été, où l’on retire en cristaux à peine de quoi payer le travail, le sel titre de 41 à 42 pour 100. En hiver, quand les cristaux occupent presque le volume de la lessive, le sel ne titre pas plus de 56 ou 57 pour 100. Ce produit est très-estimé des verriers, qui ne payent que le carbonate de soude et profitent du sulfate de soude livré gratis.

Les dépôts des eaux mères sont lavés à l’eau chaude et l’eau de lavage retourne à la cristallisation.

Il règne une grande incertitude sur la question du rendement, parce que d’une usine à l’autre on emploie des sels de soude de force différente et que la qualité des cristaux est très variable. On admet cependant qu’une tonne de sel de soude produit pendant l’hiver un peu plus de 2 tonnes de cristaux, et pendant les chaleurs 1 tonne et 7/8. On compte qu’il faut environ 80 cristallisoirs ronds de 2“,75 de diamètre pour produire 100 tonnes de cristaux par semaine. Un nombre trop petit de cristallisoirs oblige à les vider avant l’achèvement de la cristallisation, on a donc des rendements faibles, et beaucoup d’eaux mères. D’autre part si on emploie trop de cristallisoirs, on est exposé à les laisser rouiller par un long séjour à l'air humide. Une fois la fonte rouillée, il faut un grand nombre de cristallisations avant que le produit soit privé de coloration rouge. On évite la rouille avec une couche de peinture, ou un enduit de graisse.

Les cristaux ressuyés sont mis de suite dans des barriques de 50 à 500 kilogr. On les vend généralement au poids brut.

Dans une bonne installation la main-d’œuvre est très faible, il faut une douzaine de bras pour la production de 150 tonnes par semaine.

Ateliers de cristallisation français et belges. — En France et en Belgique, on tient beaucoup plus à l’aspect des cristaux et on veut les avoir parfaitemeut secs. Le travail est donc plus compliqué et plus coûteux.

Les cristallisoirs sont des marmites en fonte de 0”,60 de diamètre au plus, et de 225 millimètres de profondeur. Les dimensions les plus normales ont 0”,40 à 0"',50 de diamètre et 0“,20 de profondeur. Les cristaux obtenus sont beaucoup plus beaux et plus purs dans ces petits cristallisoirs que dans les premiers.

En Allemagne on adopte des dimensions plus considérables.

On fait la distribution des lessives au moyen de tuyaux de caoutchouc. Les marmites sont disposées sur trois étages'et même plus : on les sépare par des triangles en fer.

La cristallisation est achevée généralement en 48 ou 72 heures : clans la saison chaude, elle dure parfois jusqu’à cinq jours : mais la formation des derniers jours est presque nulle, on voit parfois même disparaître les cristaux de la surface.

Quand on juge que la cristallisation est achevée, on fait écouler les eaux mères et on détache le pain de cristaux. La disposition suivante est très commode.

Un chariot en tôle légère (fig. 295) circule le long des batteries de cristallisoirs. Au milieu est une caisse remplie d’eau maintenue chaude par un petit jet de vapeur amené par un tuyau en caoutchouc. Les deux extrémités sont couvertes par des grilles en fil de fer de 6 à 8 millimètres. La caisse principale est poui'vue d’une tubulure qui déverse dans une rigole aboutissant au réservoir des eaux mères.

Les cristallisoirs sont renversés sur la grille ; on crève la croûte cristalline et on laisse couler les eaux mères. Puis on plonge la marmite dans l’eau chaude du compartiment central : la chaleur traversant le métal détermine un commencement de fusion des cristaux, et il suffît de retourner la marmite pour faire tomber le pain, qu’on dépose ensuite sur un égouttoir formé de barreaux en bois de 6 à 8 centimètres laissant entre eux un intervalle égal à leur largeur ; les gouttes d’eaux mères qui tombent se réunissent dans une rigole inclinée garnie de plomb, ayant la même largeur que l’égouttoir et aboutissant au réservoir des eaux mères. L’égouttoir occupe l’axe de l’atelier des cristaux sur toute sa longueur.

Le lendemain les pains sont portés dans des séchoirs chauffés de 15 à 20 degrés, où ils sont concassés au bout de deux jours pour faciliter la dessiccation et le triage des parties de rebut qu’on renvoie à la dissolution. On embarille avant que le sel commence à s’effleurir sérieusement.

Sur le continent on peut rarement fabriquer des cristaux pendant l’été : pour ne pas avoir à embariller les cristaux fabriqués l’hiver au fur et à mesure de leur production, onles dépose en vrac dans des chambres en lambris parfaitement sèches, où ils se conservent parfaitement.

Les expéditions se font en France soit en sacs, soit en barriques.

Pendant quelques années, la compagnie de Saint-Gobain fabriquait, sous le nom de petits cristaux, du carbonate de soude cristallisé provenant de lessives oxydées au manganèse et dont on troublait la cristallisation. Ce produit n’eutpasde succès, parce qu’il n’avait pas l’aspect habituel.

Des cristaux de soude anglais fabriqués dans de bonnes conditions avaient la composition suivante :

Carbonate de soude . .

Eau .

Sulfate de soude . . .

Chlorure de sodium . .

Brown.

C’est la composition des meilleurs cristaux de soude, mais les cristaux n“ 2 ne titrent que 35 pour 100 au maximum.

Beaucoup de cristaux sont fraude's par une addition exagérée de sulfate de soude dans la lessive, et peuvent en contenir plus de 20 pour 100. Un praticien exercé les reconnaîtra à la plus grande solidité, à la petitesse et à l’irrégularité des cristaux (le sulfate de soude cristallisant en aiguilles et non en rhombes). Mais, pour le public, la forme cristalline ne constitue absolument aucune garantie de pureté. On est seulement sûr que les cristaux ne contiennent ni fer ni sulfure.

La fabrication du sel de soude par la méthode de Leblanc entraîne des pertes de matières considérables.

Dans la transformation du chlorure de sodium en sulfate, C. R. Wright évalue la perte d’acide sulfurique de 1 à 6 pour 100. Nous avons déjà vu (page 493) que le sel marin ne produit pas non plus la quantité théorique de sulfate. Le meilleur sulfate industriel est à 96 pour 100. Or comme 100 parties de sulfate pur dexTaient donner 74,65 parties de carbonate pur, soit 43,66 de NaO alcalin, ou 69,01 degrés Descroizilles, le sulfate industriel rendrait théoriquement, au maximum, 71,66 de carbonate pur, ou 66,24 degrés.

Dans les meilleures usines anglaises, on obtient un rendement moyen de 69 à 70 pour 100 de sel à 82°, soit 57,40 degrés. Les fours tournants rendent un peu plus, en moyenne 58“. Dans certaines usines on ne retire que 65 pour 100 de sel à 80", soit 52,35 degrés. La perte varie donc de 12 à 20 pour 100.

Les principales causes de pertes sont :

L'entrainement mécanique et la volatilisation des matières dans les fours.

La transformation incomplète du sulfate : la perte venant de ce chef est très variable, les fours tournants donnent un meilleur rendement que les fours fixes : dans ceux-ci, les grands fours font perdre plus que les petits. Dans les fours tournants on perd moins de 1 p. 100, danslesfours fi xes la perte est estimée par divers auteurs de 1,5 à 9 pour 100.

La formation de composés sodiques inutiles ou insolubles. — Due partie de la soude se retrouve sous forme de sulfure, sulfite, hyjîosulfite, de cyanure, sulfocyanure, ferrocyanure, de silicates doubles insolubles. Toutefois, le sulfure peut être, en partie, transformé en carbonate par le traitement des lessives à l’acide carbonique. Nous avons vu les procédés créés pour supprimer ou diminuer la production du sulfure et du cyanure.

La quantité de soude transformée en sels insolubles dépend de la nature du charbon et du calcaire : avec la silice, l’alumine et la chaux des cendres, le sodium forme des silicates doubles insolubles. De plus, M. Scheurer-Kestner à trouvé que plus on emploie de calcaire, plus il y a de soude insoluble, ainsi que le montre le tableau suivant :

Calcaire pour

Sodium

100 de sulfate.

insoluble.

M. Scheurer-Kestner a trouvé que la chaux insolubilise le carbonate de soude (jusqu’à 4,73 et4,95 pour 100) sans avoir une action sensible sur la soude caustique*.

Le procédé Mactear, qui réduit l’emploi du calcaire, insolubilise moins de soude .

Le lessivage incomplet de la soude brute. — Les marcs de soude ne sont jamais complètement épuisés : on s’arrête quand ils titrent de 0,5 à 1,5 degré alcalimétrique; cela représente une perte de degré variant entre 0,5 et 3,5 pour 100.

La destruction du carbonate produite par V action de T air et de Veau sur la soude brute. — Ces deux causes, étudiées ci-dessus, peuvent déterminer une perte de 2 à 5 pour 100.

M. Wright estime que la perte totale de sodium pendant la fabrication est d’environ 20 pour 100 se décomposant comme suit :

5,5 provenant du sulfate non décomposé

de combinaisons sodiques insolubles

de volatilisation dans les fours de fusion

de lessivage imparfait

de l’ébullition et de la calcination.

M. Hargreaves est arrivé à un chiffre plus faible, 14 à 15 pour 100; c’est aussi le résultat obtenu par MM. Mactear et Schaffner.

1. Rammelsborg a trouvé dans les lessives de soude brute, à l’usine de Hermania àSchônebeck, un composé cristallisé qu’il a reconnu pour être la gay-lussite NaO,CO^,CaO,CO*,5HO. Reidemeister a observé ces cristaux dans les réservoirs de clarification des lessives de soude brute, et dans les pompes servant à élever les lessives à carbonater : ces cristaux se séparent pendant la carbonatation, mais pas dans les lessives carbonatées. On les trouve également sur les parois latérales des chaudières où la lessive est évaporée par la chaleur perdue. Les cristaux les plus purs sont ceux qu’on trouve dans les pompes qui desservent les appareils de carbonatation.

Cette combinaison doit se retrouver à l'état amorphe dans les marcs de soude, et dans les boues de caustification, et compte parmi les causes de perte de soude. Comme, dans la caustification de la soude, les pertes de soude par suite de la formation d’une combinaison sodico-calcaire sont d’autant plus fortes que la lessive de soude est moins étendue, on peut admettre que la formation de la gaylussite est d’autant plus grande dans le lessivage de la soude brute par l’action de la chaux caustique sur les lessives que celles-ci sont plus concentrées.

Les cristaux de gay-lussite (NaO,COs,CaO,COs,5HO) sont décomposés lentement par l’eau froide, rapidement par l’eau chaude.

W'rigbt a trouvé, par des expériences de lessivage, qu’une ébullition prolongée pendant 6 heures détruit les combinaisons insolubles de la soude.

FABRICATION DE LA SOUDE CAUSTIQUE

Généralités. — Dans les anciennes méthodes de fabrication, on s’attachait à transformer en carbonate de soude la majeure partie des 6 à 12 pour 100 de soude caustique existant dans les lessives brutes. Mais, comme une partie de la soude est employée, dans l’industrie, à l’état caustique, il en résultait cette conséquence irrationnelle que le fabricant dépensait des matières et de la main-d’œuvre pour transformer la soude caustique en carbonate de soude, que le fabricant de savons, par exemple, était d’autre part obligé de caustifier avec de nouvelles dépenses. Ce fut donc un grand progrès quand on commença à mettre sur le marché de la soude caustique sans passer par la transformation préalable en carbonate.

En 1844, la maison Tennant commença à livrer de la soude caustique obtenue au moyen des lessives rouges. On les évaporait et on fondait le résidu avec du salpêtre. Cette production fut abandonnée faute de débouchés.

En 1853, M. Gossage breveta la désulfuration des lessives brutes au moyen d’un courant d’air, l’oxydation des sulfite et hyposulfite de soude par le chlorure de chaux, et la concentration jusqu’à ce que le carbonate fût précipité. L’eau mère oxydée ne donne pas encore de soude blanche, parce que le ferrocyanure n’est pas détruit; mais si on prolonge la fusion ignée, le ferrocyanure est détruit et l’oxyde de fer se réunit au fond du chaudron avec les autres matières insolubles, et la soude devient parfaitement blanche. Ce dernier procédé a été breveté en 1850 par M. Ralston. Dans le même brevet, on trouve indiqué l’emploi d’un jet d’air dans la soude fondue pour remplacer l’action du salpêtre.

La production de la soude caustique a principalement progressé en Angleterre. Autrefois on n’employait que les lessives rouges pour cette fabrication, mais la consommation est trop grande pour que cette source de production suffise et la majeure partie de la soude caustique est fabriquée avec des lessives brutes.

Caustijication des lessives brutes. — Lorsqu’on prépare de la soude brute en vue de la fabrication de la soude caustique, on doit chercher à obtenir déjà dans la soude brute le plus de caustique possible; pour cela on augmente, ainsi que nous l’avons vu, la dose de calcaire ou de chaux.

Voici quelques exemples de dosages :

Sulfate de soude .

Calcaire .

Boues calcaires de la caustification .

Charbon menu .

Sels pêchés .

Bien des dispositifs sont employés pour la caustification. L’appareil le plus simple consiste en une vieille chaudière cylindrique coupée en long ; le long des parois est un panier en tôle contenant de la chaux vive en blocs. La liqueur est portée à l’ébullition par des jets de vapeur s’échappant d’un tube occupant toute la longueur de la chaudière et alimenté par plusieurs tuyaux pour égaliser la pression. L’agita-

65G encyclopédie CIiniIQUE.

tion produite par la vapeur suffit à brasser le liquide. La cliaux, en s’hydratant tombe en lait qui traverse les trous du panier, tandis que les incuits restent.

En Angleterre, on emploie de préférence un procédé breveté en 1858 par les frères Thomas. Le brassage est produit par un jet d’air et de vapeur passant à travers un faux fond perforé. L’air oxyde du même coup le sulfure, ce qui simplifie le travail. La chaux est chargée dans une cage comme ci-dessus. Les boues sont vidées par une valve, et le liquide caustique, après s’être clarifié dans des bassins de décantation, est décanté au moyen d’un siphon.

Pour la chaux, on doit toujours donner la préférence aux qualités les plus pures. A "Widness on a adopté le calcaire de Buxton, cuit dans le four Hoffmann et dont la composition moyenne est :

Eau . 2,868

Sable et résidu insoluble dans HCL . 0,385

Silicate de chaux soluble dans HCL . 1,548

Sulfure de fer . 0,013

Sulfure de fer . ' 0,095

Sesquioxyde de fer . 0,153

Alumine . 0,103

Sesquioxyde de manganèse . 0,250

Sulfate de chaux . 0,222

Chaux . 91,856

Carbonate de chaux . 1,708

Magnésie . 0,083

Mais bien souvent on emploie de la chaux de qualité bien inférieure ne titrant que 85 pour 100 de CaO et encore moins.

Les lessives sont étendues avec des eaux de lavage de boues calcaires jusqu’à la densité de 1,08 à 1,10 (11 à 15" B.) Une lessive plus concentrée ne se caustifie pas complètement à la pression ordinaire. On donne de la vapeur pendant environ une heure et demie. On vérifie que l’opération est achevée à l’aspect de la lessive, et mieux encore en filtrant un échantillon, et vérifiant si une addition d’acide chlorhydrique produit encore un dégagement gazeux.

Procédé Parnell. — MM. E. W. Parnell et Simpson ont imaginé un procédé de caustification sous pression qui permet d’opérer avec des lessives plus concentrées, et par suite d’économiser du charbon. La formation de chaux sodée (NaO,2CaO,HO) n’a pas lieu avec des liqueurs ayant pour densité 1,16 à 1,18 quand on opère à 140 ou 150". La pression correspondant à cette température ne paraît jouer aucun rôle. 11 semble que la chaux a une tendance croissante à se précipiter sous forme de carbonate, à mesure que la température s’élève, et qu’à partir de 145", elle n’a plus de tendance à se combiner avec la soude.

Parnell emploie une chaudière horizontale (fig. 296) de 10 mètres de longueur sur 2"',10 de diamètre, aux extrémités hémisphériques, de sorte que le corps cylindrique a 7“, 90 de long. Deux arbres horizontaux, portés par deux paliers et com-

mandés mécaniquement, sont munis d'un agitateur pour brasser le mélange de lessive et de chaux. Le dessus de la chaudière porte deux ouvertures pour introduire la chaux dans de larges paniers. Ces ouvertures sont fermés par des tampons ajustés, maintenus par la pression de la vapeur. Il y a également deux tuyaux, l’un pour l’introduction, l’autre pour l’échappement de la vapeur. Le tuyau de vidange est au fond, il aboutit aux filtres. On remplit à chaque opération la chaudière aux

deux tiers avec des lessives de densité 1,175, de façon à introduire environ 20 000 litres. On porte la lessive à l’ébullition par la Vapeur et l’on inroduit pentdant ce temps la quantité de chaux nécessaire. Puis on ouvre davantage la vapeur, et l’on ferme les trous d’homme, qui sont tenus en place par des contrepoids, et bientôt la pression voulue est atteinte. On laisse monter la pression pendant deux heures à trois heures et demie. Pendant ce temps, l’agitateur fait 35 tours par minute. On arrive ainsi à faire une opération en 4 heures. On ouvre alors le tuyau

d’échappement de la vapeur, et on laisse celle-ci s ecouler dans un réservoir plein d’eau qu’elle échauffe.

Pendant la caustification, la lessive est étendue par la vapeur d eau et sa densité diminue d’environ 0,015. Elle contient par litre 100 à 115 gr. de NaO alcalin, dont 90 à 92 pour 100 à l’état caustique, le reste à l’état de carbonate. Quand on le peut, il est bon de laisser les boues se déposer dans la chaudière sous pression. M. Parnell trouve que le taux de caustique s’élève alors jusqu’à 95 ou 96 pour 100.

L’appareil peut produire par semaine de 6 jours 70 tonnes de soude caustique à 90 pour 100, en trente-cinq opérations. On consomme en moyenne 712 kilogr. de chaux pour 1 tonne de soude caustique à 70 pour 100 provenant de soude brute de four tournant qui contenait 18 NaO,HO pour 100 de NaO alcalin total.

On laisse accumuler sur les filtres la chaux de deux ou trois opérations avant de la laver. Elle est ensuite utilisée à la place de calcair dans les fours à soude. Elle contient d’habitude 50 pour 100 d’eau et, quand le travail est bon, seulement 2 à3 pour 100 de chaux et tout au plus 2 pour 100 de soude. Un échantillon exceptionnellenlent bon de la Desoto Alkali à Widness avait pour composition ;

CaO,CO^ . 43,60

CaO . 2,52

NaO . 0,43

Eau, sable, etc. (p. diff.) 53,45

lÔÔ^OO

Ce procédé de caustification sous pression est économique, puisque l’on n’a pas à évaporer la moitié de l’eau que comporte l’ancienne méthode. Voici quelques analyses des produits de l’appareil Parnell :

Densité de la lessive caustique.

Taux de caustique .

Boues lavées :

CaO,CO^ .

CaO .

NaO .

Eau, etc. . . . . .

Lorsqu’on opère non pas avec les lessives

brutes, i

nais avec

les lessives rouges,

la marche est la même : il convient de détruire préalablement les sulfures puis de caustifier. Mais naturellement la dose de chaux à employer est moindre, puisque la soude caustique s’est concentrée dans ces lessives rouges.

Les lessives brutes de la soude des fours tournants de J. Muspratt and Sons à Widness, dont nous avons indiqué la composition moyenne page 598 ont donné en février 1880 des lessives rougeS) qui ont été oxydées et caustifiées. Le tableau suivant indiaue leur composition.

FABRICATION DËS SËLS DE SOUDE.

Grammes par litre.

Lessive

de

soude brute.

Eaux rouges.

oxydées par le procédé Pauli.

Eaux rouges

le procédé Parnell à 3 atmosphèr.

Soude totale (NaO) .

NaO sous forme d’hydrate .

Carbonate de soude .

Hydrate de soude . .

Chlorure de sodium .

Sulfite de soude .

Hyposulfite de soude .

Sulfure de sodium .

Sulfate de soude total calculé .

— total trouvé .

Ferrocyanure de sodium .

Silice, alumine, sesquioxyde de fer. . .

Densité .

Les eaux rouges sont un peu étendues par la condensation de la vapeur employée à la purification des sels bruts : le tableau suivant, où l’on rapporte tout à 100 grammes de soude alcalin (NaO), fait donc mieux voir la marche des phénomènes.

Ainsi, pendant l’oxydationj une partie du sulfure passe à l’état d'hyposulfite, et pendant la caustification par le procédé Parnell, l’hyposulfite est en partie transformé en sulfure et sulfite. La chaux employée précipite de la silice, de l’alumine et du fer, ainsi qu’une partie des cyanures.

640 ENCÏCLOPÉDIE CHIMIQUE.

Filtration des lessives caustiques. — Il existe un grand nombre de types de filtres pour séparer la lessive caustique de la boue calcaire. Les meilleurs consistent en un bassin en pierres ou en fonte ayant 6 mètres de longueur, 5,75 de largeur et 1,50 de profondeur, reposant sur des piliers en maçonnerie. Sur le fond est une grille formée de barreaux en fonte découpés de façon à laisser circuler les liquides ; au-dessus sont des briques réfractaires écartées de 5 millimètres. Sur les briques reposent un lit de silex parfaitement lavés et nettoyés, puis une couebe de coke en gros morceaux, puis de plus petits, et sur le tout du gros sable. La couebe filtrante aune hauteur totale de 45 centimètres, laissant 1,05 pour les dépôts : on la recouvre d’une série de plaques en tôle perforée, pour empêcher que le sable ne vienne se mêler à la boue quand on l’enlève à la pelle.

On filtre sous l’action du vide, en ayant soin d’intercaler entre le filtre et le pompe un réservoir clos assez grand pour contenir tout le liquide d’une opération. Ce réservoir est placé au-dessus des réservoirs de dépôt et des chauières de caustification. 11 est muni en bas d'un robinet de vidange, en haut d’un robinet pour la rentrée de l’air, et d’un niveau d’eau. Avec les bons filtres il faut deux heures et demie à trois heures pour filtrer, et laver les boues et les sécher jusqu’au point où elles se fendent de toutes parts. Pendant la filtration on doit boucher toutes les fissures par lesquelles l’air tendrait à passer.

Voici quelques analyses de boues calcaires d’après Jurisch.

CaO.CO^

CaO, HO

ÎN’aO,2CaO,HO

NaO, HO

HO

Fe^os

Al^O^

Sable et charbon.

CaO totale.

NaO totale.

HO totale.

Une tonne de soude caustique à 70 pour 100 contient en moyenne 670 kilogr. NaO à 1 état d hydrate, et 50 kilogr. à l’état de carbonate. En admettant que la lessive brute employée ne contenait pas de soude caustique, les 670 kilogr. de NaO ont exigé 605 kil., 16 de chaux anhydre, et produit 1080 kil., 64 de carbonate de chaux. Or la composition moyenne des boues calcaires étant :

CaO.CO* . 44,00

CaO . . . 3,00

NaO . 0,75