Ils peuvent mèmè prendre feu spontanément

— — traces traces

— traces — —

SALPÊTRE. nor.

tout formé, sans coopération extérieure, là où se trouvent réunies les coiiditioiis nécessaires, tantôt l’Iionime intervient pour réaliser les circonstances reconnues comme indispensables.

Pour qu’il se produise du salpêtre, il faut que, dans un milieu humide et suffisamment perméable à l’air, existent des sels alcalins ou alcalino-terreux, à réaction faiblement alcaline, et des matières organiques azotées. La combustion de ces matières organiques,, dans un milieu aéré, donne de l’eau, de l’acide carbonique et de l’acide nitrique sous l’influence de la vie de bactéries microscopiques, dont le rôle a été mis en lumière par les remarquables travaux de .M.M. ïh. Schlœsing et Müntz.

Salpêtre des murailles. — Dans les villes peuplées à rues étroites et humides, où les ruisseaux reçoivent, avec les détritus de boucherie et les déchets des marchés, les eaux ménagères et les urines, etc., ces matières organiques s’infiltrent dans le sol, et remontent avec l’humidité dans les murs des maisons, où elles rencontrent l’air nécessaire à leur combustion. On voit alors le mortier se corroder peu à peu à la base des murailles, et prendre cette apparence justement redoutée ((ui constitue le salpêtrage des murs. Le même pliénomène s’observe sur les murs des étables, imprégnés de purin. Les nitrates formés sont entraînés par les liquides, et viennent, par capillarité, se déposer dans les points où les circonstances favorisent l’évaporation. Ils forment des efflorescences d’un blanc éclatant, ou des géodes cristallines dans les joints des murs peu à peu dépouillés de mortier. 11 faut toutefois se garder de confondre ces efflorescences avec celles de carbonates ou de sulfates qui se forment également sur les murs.

Les mêmes causes déterminent la production du salpêtre dans certaines excavations existant dans les coteaux crayeux des bords de la Seine, et que les habitants voisins utilisent comme étables. Le salpêtre se montre à la surface de la roche près des ouvertures et surtout dans celles (jui sont tournées vers le sud. On peut recueillir plusieurs fois par an les efflorescences qui se développent ainsi. Les urines contenant une quantité assez notable de chlorure de sodium, le salpêtre est accompagné de chlorure de sodium et de chlorure de calcium. En lessivant certains échantillons, et traitant les dissolutions par la potasse, Lavoisier a obtenu jusqu’à 5 Vs parties de salpêtre pour 1 00 de matériaux provenant de certaines de ces excavations.

Salpêtre de Ceijlaii. — L’île de Ceylan contient des gîtes salpêtrés très remarquables qui ont été étudiés par J. Davy. Ils sont constitués par des cavernes creusées dans une roche calcaire contenant de la magnésie et du feldspath ; les unes servent de retraite à de nombreuses chauves-souris dont les excréments s’accumulent sur le sol et fournissent la matière organique nécessaire, les autres, comme la grotte de Memoora, ne renferment aucun animal, mais sont recouvertes de terrains où pousse une abondante végétation et dont l’humus fournit par sa combustion les composés azotés nécessaires. J. Davy a analysé la roche salpètréc de Memoora et lui a trouvé la composition suivante ;

ENCYCI.UI’ÉD1E CIIIllKJl'E.

Nitrate de potasse . 2.4 jusqu'à 8

Nitrate de magnésie . 0.7

Sulfate de magnésie . 0.2

Carbonate de chaux . 26.5

Eau . 0.4

Résidu insoluble dans l’acide nitrique

étendu (feldspath, quartz, mica, etc.). 60.8

.1. Davy attribuait la production de ce nitrate à l’oxydation directe de l’azote atmosphérique, dans une roche poreuse et humide. Il avait bien trouvé dans la roche des traces de matières organiques, mais n’en tenait pas compte, parce qu’il ne trouvait le nitre qu’à la surface de la roche. Berzelius fit remarquer que « si dans les grottes à nitre visitées par J. Davy, le sel ne se trouve qu’à la surface, cela peut dépendre de ce que la roche (pendant que des nitrates se forment avec le temps dans l’intérieur de sa masse, aux dépens des matières organiques qu’elle renferme) se dessèche peu à peu à la superficie, par l’effet du contact de l’air ; de sorte que la capillarité amène petit à petit les liquides de dedans en dehors, et que ces liquides laissent à la surface, ou près de là, le nitre qu’elles contiennent. »

L’exploitation de ces cavernes est très simple. On détache avec des outils de fer la roche salpctrée, on la concasse et on la mélange avec des cendres de bois. En reprenant la masse par l’eau, on transforme ainsi en nitrate de potasse les nitrates terreux qui passent à l’état de carbonates de chaux et de magnésie insolubles. La lessive, tirée au clair, est d’abord évaporée sous l’influence de la chaleur solaire, puis concentrée au point de saturation dans des chaudières chauffées à feu nu.

Des cavernes semblables existent sur la côte de l’Adriatique, en Italie (pulo di Moffeta), dans quelques comtés des États-Unis, en Afrique et à Ténériffe.

Salpêtre des Indes. — Dans l’Inde, le Bengale et les environs de Patna foin-nissent une grande quantité de salpêtre qui se produit dans des conditions un peu difl'érentes. Les couches superficielles du sol, très riches en matières organiques, sont le siège d’une nitrification active. Lorsque la terre, imprégnée d’eau par la pluie ou la rosée, vient à se dessécher, les couches superficielles qui perdent d’abord leur humidité, pompent par capillarité le liquide des couches inférieures ; de cette manière le salpêtre est peu à peu amené à la surface et s’y accumule pendant la saison sèche en formant des croûtes cristallines. Ces terrains impropres, à cet état, à entretenir la vie des plantes, deviennent d’une fei-tilité extrême lorsqu'on peut les irriguer.

L’analyse A, due à J. Davy, se rapporte à un salpêtre du Bengale (district de Tirhoot), l’analyse B, due à Haynes, à un salpêtre des environs de Patree (dans le Guzerat), où il se l'orme dans une bande étroite régnant de l’est à l’ouest.

SALl'ÉTRIÎ.

Nitrate de potasse . . .

— de soude .

— de chaux .

Chlorure de sodium .

Sulfate de chaux .

de magnésie .

Carbonate de chaux .

Eau avec un peu de matière organique Matières insolubles .

Le traitement est le même qu’à Ceylan, sauf qu’on n’ajoute pas de cendres de bois, qu’il serait difficile de se procurèr. Le nitrate de chaux reste dans les eaux mères.

Salpêtre de Hongrie. En Hongrie, des terres d’une richesse exceptionnelle se couvrent d’efflorescences de salpêtre, mélangé de carbonate de soude et de sulftite de magnésie ; ces terres consistent en un sable noirâtre, poreux, mélangé de parties argileuses et calcaires. Les points qu’il convient d’exploiter sont marqués par la présence de plantes spéciales, entre lesquelles domine la jusquiame. L’extraction est surtout active sur les bords de la Theiss. Pour activer la production des nitrates, on donne à la surface du sol une légère pente, aboutissant à une mare qui ne s’assèche jamais. Les liquides chargés de matières organiques provenant des fermes voisines sont amenés sur cette pente, et, en s’infdtrant jusqu’à la mare, ils imbibent le sol. De temps en temps, on répand des cendres à la surface. La nitrification est si active qu’il est impossible de ramasser du salpêtre tous les soirs pendant les mois où l’air est chaud, sans être sec. On râcle la surface et on l’exploite lorsqu’elle contient 0,25 pour 100 de salpêtre. On fait en moyenne six récoltes par an produisant de 3 à 4000 kilog. de salpêtre à l’hectare.

11 existe des exploitations analogues dans les confins militaires.

Salpêtre de Suisse. Pendant l’été, saison où les troupeaux sont dans les pâturages, les salpêtriers traitent la couche supérieure de la terre qui forme le sol des étables et lui font subir des lessivages successifs jusqu’à ce que l’eau de lavage ne présente plus de saveur saline. Les liquides recueillis sont additionnés d’une certaine quantité de cendres et de chaux caustique, puis abandonnés au repos jusqu’à clarification complète ; on concentre ensuite la liqueur limpide et on la fait cristalliser. On obtient ainsi des aiguilles cannelées, longues de trois à cinq centimètres, colorées en jaune par une matière extractive, et qui sont toujours humides, par suite de la présence d’une certaine quantité de nitrate de chaux. Leur composition

moyenne est :

Nitrate de potasse . 90

Nitrate de chaux . 2.5

Eau et sels divers. . 7.5

Les nitrates n’étant pas fixés dans le sol par l’argile et les matières humiques, il en résulte que les étables construites sur un terrain sec donnent un rendement plus fort que celles qui sont bâties sur un sol humide. La terre lessivée et remise en place peut être traitée de nouveau au bout de sept ans.

Salpêtre de Longpont. — La carrière de Longpont, en France, est le siège d’une exploitation analogue. Elle est toujours un peu humide et l’air s’y renouvelle aisément. On y construit des tas formés de couches alternatives de fumier et de terre de 10 centimètres d’épaisseur, que l’on recouvre d’une couche de terre et que l’on arrose avec les purins des étables voisines. Au bout de deux ans, on retourne les tas pour les ameublir et on les laisse encore deux ans en les travaillant de temps à autre. Après cette période, on livre la terre au lessivage. On retire ains 5 à 600 kilog. de salpêtre brut, au moyen des déjections de 25 animaux de ferme.

Salpêtre de Suède. — En Suède, l’État perçoit une partie de l’impôt sous forme d’une redevance en salpêtre ; les paysans ont donc installé de petites nitrières, consistant en huttes dont le sol est formé par des planches ou une aire d’argile, et où l’on entasse un mélange de terre bien meuble et de débris végétaux ou animaux, avec delà craie, de la marne ou des cendres de bois lessivées. On augmente la porosité de cette masse en y interposant des brindilles qui facilitent la circulation de l’air.

On y entretient un degré convenable d’humectation en arrosant les tas 'avec l'urine des bêtes de ferme, qui contribue en même temps à introduite une certaine quantité de matières azotées. Pendant l’été, on retourne les tas à la pelle, une fois par semaine et, pendant l’hiver, une fois par mois seulement. Comme dans les cas précédents, une opération dure deux à trois ans. On s’assure que la transformation en nitre des matériaux azotés est complète en lessivant une petite quantité de terre et évaporant jusqu’à cristallisation. On obtient environ l'‘,125 gr. de nitre cru par mètre cube traité. On lessive méthodiquement la terre, on additionne la liqueur de cendres de bois, pour transformer en salpêtre les nitrates de chaux et de magnésie, puis on évapore la liqueur claire, on enlève les croûtes de sel marin qui se forment et on obtient par refroidissement des cristaux bruns de nitre cru. On fond à une douce chaleur les cristaux pour brûler la matière organique, puis on redissout le sel obtenu dans l’eau bouillante, on filtre et on concentre à nouveau, en enlevant la croûte cristalline de sel marin qui se forme. Lorsque la dissolution est assez

concentrée pour qu’une goutte se prenne en masse, on filtre et on ajoute ^ d’eau,

afin de maintenir le sel marin dans les eaux mères, de sorte que le salpêtre seul peut cristafliser. On laisse alors refroidir en troublant par l’agitation la cristallisation du salpêtre, afin de n’obtenir que des grains cristallins n’entraînant pas d’eaux mères : on recueille ces cristaux dans des bacs en bois, où on les clairce avec de l’eau pure, puis on les sèche et on les fond. Cette dernière opération, introduite par G. Schwartz, a pour but de faciliter l’assiette de l’impôt. En effet,

le salpêtre pur présente une cassure rayonnée à gros rayons. L’addition de ^ de

SALPÊTRE

sel marin diminue la grosseur des rayons, l'addition de fait naître au milieu

de la masse une bande non rayonnée, un ^ ne laisse subsister de rayons qu’aux bords ; enfin une plus grande proportion supprime complètement le rayonnement des cassures.

Nitrières artificielles. — Bien que l’industrie des nitrières artificielles, qui avait atteint un haut degré de perfection, ait presque entièrement disparu depuis la découverte des nitrières naturelles de l’Inde, et surtout des gisements de nitrate de soude, il nous semble utile d’indiquer comment on arrivait, dans les climats tempérés, à reproduire artificiellement le phénomène de la nitrification.

Conditions de la nitrification. — Les conditions spéciales nécessaires à une production abondante de nitrates, c’est-à-dire au développement le plus actif des bactéries spéciales de la nitrification, peuvent se résumer comme il suit :

1“ Présence de matières pouvant fournir les éléments de l’acide nitrique : sels ammoniacaux, matières azotées végétales ou animales.

2° Présence de bases donnant une faible alcalinité au mélange, en première ligne les alcalis, ensuite la chaux et la magnésie.

5" Concours d’une certaine humidité dans les masses.

4° Circulation facile de Pair nécessaire à la vie de ces bactéries.

5“ Température de lo° à 20“ dans la masse.

6“ Présence dans les matériaux employés des bactéries de la nitrification, que l’on y sème en employant de la terre arable ou du terreau.

Il est facile d’apprécier la valeur des diverses matières animales comme source d’azote. En effet, l’azotate de potasse contenant 14 pour 100 d’azote, il faut, en supposant qu’il n’y ait pas de pertes, pour obtenir l’azote de 1 kilogr. de salpêtre, employer l’une quelconque des quantités suivantes de ces différentes matières supposées à l’état frais :

45 kilogr. de bouse de vache 25 — — crottin de cheval

51 — d’urine de vache

5,5 — — cheval

19 — — d’homme

54 — de fumier d’écurie

25 — de purin

5 — de sang d’abattoir.

En composant avec de la terre arable et ces différentes matières des tas de 25 kilogr., qu’il laissa pendant trois ans soumis à l’action de Pair, mais à l’abri de la pluie, en ayant soin d’entretenir l’humidité convenable par des additions d’eau distillée. Fontanelle a obtenu les l'ésultats suivants :

0 0/0 d’azotates avec deux tas l’un de calcaire pur, l’autre de granit broyé,

4 — avec un tas de terre arable mélangé de gravois calcaires,

'4)5 — — — de 1/10 de fumier de vache.

5 0/0 d’azotates avec un tas de terre arable mélangé de 1/10 de fumier de cheval,

5,5 — — de 1/10 de fumier de brebis,

0 — — terreau d’étable imbibé d’ex¬

crétions animales,

g — — même terreau additionné de

gravois calcaires.

Les matières organiques peùvent, dans certains cas, se transformer presque directement en nitrate : mais, dans les conditions pratiques, elles donnent d’abord des composés humiques qui maintiennent une porosité convenable dans la masses porosité nécessaire à la circulation de l’air et à l’entretien de la vie des ferments nitriques. Si la perméabilité des tas vient à disparaître, non seulement la nitriticatioii s’arrêtera, mais les phénomènes de la putréfaction pourront prendre le dessus, et les nitrates pourront être réduits à l’état de nitrites et même d’ammoniaque.

La distribution de l’eau sur les tas doit être, pour la même raison, réglée avec soin; car, si on laissait, en quelques points, l’eau stagner de façon à remplir les pores de la terre, l'oxygène inclus serait rapidement consommé sans être remplacé avec une vitesse suffisante, et on observerait dans les parties noyées les mêmes hénomènes de réduction indiqués ci-dessus.

Installation des nitrières artificielles. — On doit commencer par se procurer une terre apte à la nitrification. Cette terre doit être riche en humus, aussi celle qui provient des étables, des pavages, des abattoirs est-elle très convenable : quand on n’en a pas, on en prépare de la façon suivante : Sur un premier lit de terre, on dispose une couche de débris végétaux, tiges de solanées, de pois, de fèves, de soleils, etc., puis on répand au-dessus des matières animales, funiier, boues, écharnages des tanneries, détritus des boueheries et des ateliers d’équarrissage; on recouvre le tout d’une deuxième couche de terre dans laquelle on pratique des trous, de place en place, pour faciliter l’accès de l’air. Puis on arrose avec des matières organiques azotées, urine, purin, sang, etc., en ayant soin de ne pas imbiber complètement la masse. Il se produit, dans ces conditions, une putréfaction des matières organiques qui transforme bientôt le tas en un terreau noir liomogène. Une partie de l’azote est perdue à l’état d’ammoniaque.

Ce terreau est mélangé avec de la terre arable, des gravois, de la chaux, de la marne, des cendres lessivées, des débris de roches feldspathiques en décomposition, destinés à fournir un alcali faible, et exposé à l’action prolongée de l’oxygène et de l'humidité.

On en forme des tas construits sur une aire imperméable en argile. Ils ont une disposition différente suivant les pays.

Tantôt on donne aux tas la forme de pyramides tronquées de 1 à 2 mètres de largeur à la base, sur 3 à 4 mètres de hauteur, tantôt on les dispose en forme de murs, dont une face verticale est exposée aux vents dominants et dont la face opposée présente au contraire des gradins sur lesquels on. ménage des rigoles destinées à retenir les eaux d’arrosage, purin, urines, sang, eau de lavage de fromages, etc.

L évaporation qui se produit principalement sur la face verticale exposée au vent

SALPÊTRE

détermine la circulation des liquides d'arrière en avant, et le salpêtre vient s’etfleurir sur la face verticale, d’où on enlève de temps en temps une certaine épaisseur de terres bonnes à lessiver. Ces terres sont, après traitement, rechargées sur les gradins de la face postérieure, avec du terreau neuf. Le mur se déplace ainsi peu à peu, en conservant sa forme primitive, et la nitrification s’y continue presque indéfiniment.

Généralement les nitrières artificielles sont recouvertes d’un toit pour éviter qu’elles soient lavées par les eaux de pluies; quand il n’en est pas ainsi, on donne à l’aire sur laquelle elles sont établies une pente telle qu’on puisse recueillir les eaux de pluies qui servent à l’arrosage.

On reconnaît que la nitrification est suffisamment avancée lorsque le salpêtre forme sur les faces des tas des effiorescences, ce qui arrive au bout de trois ans environ. Alors les matériaux sont bons à lessiver. On cesse d’arroser avec le purin, afin de donner aux matières azotées le temps de se brûler, et ensuite on enlève une couche d’une dizaine de centimètres d’épaisseur, plusieurs fois par an. La terre enlevée est livrée au lessivage.

Lessivage des matériaux salpêtres. — Le traitement des matériaux salpêtrés, lorsqu’il est fait sur les lieux de production et sur une petite échelle, est fort grossier et peu productif. Dans le pays où le traitement de ces matières est réellement important, on l’effectue dans des usines centrales et d’une façon métliodique. On doit se proposer d’extraire le plus économiquement possible la totalité des nitrates, et de les transformer en nitrate de potasse, que l’on purifie ensuite par un raffinage. ’

Le premier point important consiste à extraire aussi complètement que possible les nitrates avec la quantité d’eau strictement nécessaire. C’est pour ce travail qu’a été imaginé le mode de lessivage méthodique qui est maintenant appliqué dans un grand nombre d’industries. Il a été adopté en 1820 par le comité consultatif des poudres et salpêtres de France. Il consiste, en principe, à traiter par la même quantité d’eau les différentes masses de terre contenues dans une série de cuves, jusqu’à ce qu’on tire de la dernière une lessive convenablement concentrée, et. d’autre part, à épuiser chaque masse par de l’eau nouvelle, jusqu’à ce que sa teneur en salpêtre soit inférieure à 0,5 pour 100.

Fig. 156.

Les matières à exploiter sont placées dans des caisses, représentées fig. 150 et 157, en bois de chêne, présentant la forme d’une trémie, ayant en haut 5 mètres de longueuf,

sur 2™, 50 de largeur et une hauteur de 1 mètre. Ces caisses sont disposées en trois ou quatre étages et communiquent paP des rigoles avec des bassins creusés dans le sol, ou déversent leurs liquides d’un étage dans l’autre. Une des faces longitudinales porte, en bas, une série de trous aa, destinés à faire couler les liquides dans les rigoles cc. Ces trous sont recouverts en dedans par une planche inclinée ee perforée, que l’on garnit de branchages et de paille pour s’opposer à l’entraînement de la terre. ^ Des tirants f et des équerres n consolident les côtés de chaque caisse, qui peut recevoir environ 5,5 mètres cubes de matériaux à lessiver, concasses en morceaux de la grosseur d’une noisette. Pour éviter la formation de renards, on a soin de disposer la surface supérieure en entonnoirs pour que le liquide se porte de préférence vers le centre.

■ L’étage inférieur reçoit les matériaux frais, les étages supérieurs les matériaux lessivés une, deux ou trois fois ; l’étage d’en haut ne doit plus contenir à la fin que des matériaux titrant moins de 0,5 pour 100 de niti’ates.

Les eaux de lavage arrivent par des gouttières qui les déversent en un grand nombre de points sur la matière à lessiver jusqu’à ce qu’elles la recouvrent d’une couche de 0“,10 environ. On les laisse en contact avec les terres pendant vingtquatre heures, puis on les fait écouler et on les remplace par de l’eau nouvelle dans la caisse supérieure, par des lessives faibles dans les caisses suivantes.

Théorie du lessivage méthodique^ — Soit une série de cuves 1. 2. 3 . (m-l), m,

dans lesquelles les liquides circulent de 1 en m, tandis que les matières solides consistant en éléments solubles et cléments insolubles sont transportées de m vers 1 . Les liquides et les matières solides passent d’une cuve dans l’autre d’une façon intermittente, mais toujours la même, et il entre dans les cuves f et m des quantités constantes de liquides et de matières solides à chaque opération. 11 tend évidemment à s’établir un régime permanent ; supposons-le établi.

Supposons aussi que le séjour dans chaque cuve soit assez prolongé pour qu’il y ait identité de concentration en tous les points de la masse.

On peut admettre, avec une approximation généralement suffisante, que les matériaux insolubles extraits d’une cuve quelconque et égouttés suivant un mode constant retiennent dans leurs pores et leurs interstices un volume constant a de liquide. 11 en résulte qu’il passera d’une cuve dans l’autre un volume constant de liquide, ■pourvu qu'il ny ait pas de variation de volume produite par le mélange de deux solutions de richesses différentes. Soit V le volume de liqueur passant d’une cuve dans l’autre, c’est aussi celui de l’eau à introduire dans la cuve 1 à chaque opération. Soient enfin:

Vy le volume final sortant de la cuve m,

1. Schlcesing, Leçoiis professées à l'École d'application des Manufactures de l’État.

SALPÊTRE

ôll

P le poids de matières introduites dans la cuve m,

P le poids de matières solubles contenues dans P,

Sj, Sj, ... «ro les poids des matières solubles contenues dans l’unité de

volume de chacune des liqueurs intermédiaires et finales,

1 +ôj, .... 1 + S„ les densités de ces liqueurs.

Considérons trois cuves de rang n — 1 , n, n-t- 1 de la série. Une fois le régime permanent établi, la n' cuve recevant les quantités de matières solubles as„ + j et Vs i et perdant as„ et Vs„, on a entre ces quantités la i-elation :

as„+i + — as„ + Vs„

Appliquant cette relation à toutes les cuves, on en déduit :

La série A des premières équations donne évidemment :

Le mouvement des matières dans la m® cuve se traduit de même par l’équation :

Mais cette équation contient le terme intermédiaire s^i. On peut obtenir une relation plus commode en écrivant que la totalité des matières solubles p se retrouve dans la dernière liqueur sortant et dans l’eau qui imbibe les résidus ;

p==Nfs^ + as, (C)

Exprimons que le régime est permanent pour l’eau: pour cela, l’eau existant dans les volumes de liquide que reçoit et que perd la n® cuve s’obtient en multipliant ces volumes par leurs densités et en retranchant les poids des matières dissoutes :

«(1 + Y(1 + -Ys„i=a(l + a„)— as„+ Y (1 + «„)— Ys,

ou (s„,,-sJ]=Y[5„-oV,- )]

or comrae

E^’CYCLOPÉDIE CHIMIQUE.

d’où l’on déduit comme ci-dessus :

ce qui montre que l’accroissement de densité est proportionnel à 1 enrichissement de la liqueur, conséquence immédiate de l’hypothèse sur le mélange, sans variation de volume, de solutions de degrés différents.

Ecrivons qu’il y a permanence de régime dans la série entière : le volume d’eau entrant est V, il doit sortir un volume égal d’eau de la série ; donc :

V = a (1 + Si' —as, Vf (1 + S J —Yfs„

ou

V=a(l + 5,-s,) + V/’(l + 5„.-sJ (D)

Nous arrivons en définitive à trois relations: (B), (G), (D), entre les neuf quantités : p, a, V, Vf, s„, s,, ô,, et m.

Parmi ces quantités plusieurs sont arbitraires, mais comprises entre des limites qu’indiquent les besoins de la fabrication, d’autres sont liées par des relations que

fournit l’expérience. On sait que y — p et a sont des fonctions de P qu’on doit

déterminer. On se donnera dans chaque cas la densité de la liqueur 1 + à obtenir, ou le taux pour 100 s„ de matières solubles dans la liqueur à traiter, et le degré 1 + o,, ou le taux s, à laisser au dernier lavage; on se donnera encore P, par suite P et a seront fixés en même temps, et il restera à déterminer V, Vf et m par les équations ci-dessus.

Pour achever de traiter cette importante question du lessivage méthodique, étudions un cas plus complexe, celui où les matières solubles à dissoudre, au lieu d’être supportées par un squelette insoluble et parfaitement perméable, comme du sable ou toute autre matière minérale en petits fragments, sont enfermées dans des enveloppes ne permettant le mélange avec les eaux de lavage que par diffusion, ce qui est le cas du lessivage méthodique de tissus végétaux intacts, ou d’un épuisement méthodique par diffusion. Il est clair qu’au bout d’un temps très long on arriverait encore à trouver que les sucs intérieurs n’auraient plus la même richesse que les liquides extérieurs; mais, comme la vitesse de la diffusion varie dans le même sens que la différence de richesse des liquides en dehors et en dedans du diffuseur, on voit qu’il faudrait attendre, pour obtenir l’équilibre parfait supposé dans le cas ci-dessus, souvent plus que le permettent l’économie de temps et de main d’œuvre indispensable dans la pratique.

M. Schlœsing qui a étudié cette question pour le cas spécial du tabac* a trouvé que la diffusion est à peu près complète au bout de vingt-quatre heures, et qu’au bout de trois heures, elle a déjà fourni 72,5 pour 100 des matières solubles pouvant traverser la membrane des cellules dans les conditions de l’expérience. Il est pro-

t. Rapports adresscsà la direction générale des manufacture.^ de l’État, 1865.

SALPÉTBE.

bable que dans d’autres cas on trouverait un coefficient de diffusion différent. Dans les calculs qui suivent, nous appellerons a le coefficient de diffusion relatif à la durée de contact adoptée.

En conservant leur signification aux lettres employées dans les formules cidessus, désignons par o-i, . (t„ les quantités de matières solubles dissoutes

en dedans de la membrane du diffuseur et par K le rapport constant - .

Considérons encore trois cuves consécutives d’ordre w-f-l, n, n — 1. L’enrichissement du liquide arrivé dans la cuve n est produit par l’affaiblissement du jus à diffuser, nous avons donc la relation:

Les différences consécutives entre les a sont donc dans un rapport constant avec les différences consécutives des s.

Quand la matière à diffuser entre de la cuve n+i dans la cuve n, la différence des densités des liquides d’un côté à l’autre de la membrane diffusante est :

La durée d’une opération étant écoulée, le liquide intérieur a pour densité 1 -f K , ou a donc :

d’où (1— a) = c„-as„ (F)

On trouvera de même :

d’où :

et enfin, en donnant à s„ — s„j sa valeur ^ + i — o-„) déduite de l’équa¬

tion (E)

Ainsi les différences entre les o- successifs, ainsi qu’entre les s successifs forment les terme^ d'une progression géométrique dont la raison est :

Il en résulte que l’on trouvera :

514 • EKCYCLOPÉDIE CHIMIQUE.

Or nous avons en appliquant les formules E et F à la première cuve : a K-<r,)=Va.

— a) (Tî + aSi,

deux équations qui avec l’équation :

^(^p—cri]= - («s— Si)

permettent d’éliminer cr^ et et on arrive aux relations :

Écrivons, comme dans le cas précédent, que la totalité des matières solubles j) se retrouve dans la dernière liqueur sortant et dans le liquide intérieur du diffuseur :

de même, qu’il est sorti un volume d’eau égal à celui qui est entré :

Y=a(l+5.-^,)+Vf (l+^.-sJ (M)

Ces cinq dernières équations permettent, comme les trois du cas précédent, de résoudre les questions relatives au lessivage méthodique.

Lessives à évaporer. — Dans le cas des matériaux salpêtrés, les lessives fortes contiennent de 10 à 30 pour 100 de salpêtre, suivant l’origine des matières traitées. Outre le nitrate de potasse, on y trouve des nitrates de soude, de chaux, de magnésie, d’ammoniaque, avec des chloi’urcs de potassium, de sodium, de calcium, de magnésium, du carbonate d’ammoniaque, et une matière organique brune, de nature complexe, et qui a été jusqu’ici peu étudiée.

Dans le résidu provenant de l’évaporation à sec d’une lessive obtenue avec des gravois salpêtrés de Paris, Thénard a trouvé :

Nitrate de potasse et chlorure de potassium . 10

Nitrate de chaux et de magnésie . 70

Chlorure de sodium . . . 15

Chlorure de calcium et de magnésium . • . . . 5

lÔÔ

Dans ces matériaux, on trouve toujours du carbonate d’ammoniaque, dont la présence s’explique naturellement par l’origine même des nitrates; c’est ce sel qui donne aux lessives leur réaction alcaline.

Traitement des lessives. — Ainsi que le montre l’analyse précédente, une partie seulement des nitrates a pour base la potasse, le reste est déliquescent et serait

SAIPÊTRE.

complètement perdu si on ne le transformait pas, par double décomposition, en nitrate de potasse. On emploie pour cela soit la potasse, soit le sulfate de potasse, soit le chlorure de potassium. Dans les installations grossières, on ajoute directement aux matériaux salpêtrés des cendres de bois non lessivées pour transformer directement les nitrates alcalino-terreux en salpêtre; mais, dans toutes les usines bien montées, on préfère opérer la réaction sur les lessives du lavage méthodique, afin de pouvoir doser les quantités de réactif nécessaires. On détermine au préalable, par un essai en petit, le volume de solution alcaline à ajouter à un volume déterminé de lessive, pour qu’il ne se produise plus de précipité par une nouvelle addition de réactif. Puis on fait couler le volume déterminé de lessive de potasse dans les liqueurs contenues dans un bassin pourvu de robinets de décantation. Il se produit immédiatement un abondant précipité de carbonate de chaux et de carbonate de magnésie, d’abord gélatineux, puis qui se dépose bientôt à l’état cristallin, et il reste en dissolution du nitrate de potasse, avec des chlorures de potassium et de sodium.

On emploie aussi le sulfate de potasse à la place du carbonate ; dans ce cas, on commence par concentrer la dissolution jusqu’à un certain degré. Il se précipite alors du sulfate de chaux, presque complètement insoluble, et il reste du sulfate de magnésie soluble, dont on se débarrasse en ajoutant un léger excès de chaux, qui forme un précipité de sulfate de chaux et de magnésie :

MgO,SO’-l-GaO,HO=CaO,SO^+MgO,HO; ce précipité entraîne la majeure partie des matières organiques brunes. Il reste en dissolution du nitrate de potasse, des chlorures de potassium et de sodium avec un peu de matières brunes. La liqueur clarifiée est décantée et envoyée aux ateliers de concentration.

On emploie également le chlorure de potassium qui constitue un produit accessoire de la fabrication du salpêtre, et que les salpêtriers trouvent souvent avantage à utiliser directement au lieu de le vendre. Dans ce cas, on commence par transformer les nitrates calcaires et magnésiens en nitrate de soude, au moyen de sulfate de soude, puis on change, par le chlorure de potassium, le nitrate de soude en nitrate de potasse.

Le sulfate de soude employé provient soit de la fabrication de l’acide nitrique, soit de celle de l’acide chlorhydrique; il contient toujours un excès d’acide sulfurique qu’on sature dans la cuve par l’addition de la chaux. Il se forme un abondant précipité de sulfate de chaux qu’on laisse déposer. La liqueur éclaircie est poussée rapidement à l’ébullition dans les chaudières à concentrer, puis additionnée de chlorure de potassium, mais peu à peu, pour ne pas arrêter l’ébullition par le refroidissement énergique que produit le chlorure de potassium en se dissolvant. Bientôt il cristallise du chlorure de sodium que l’on enlève au fur et à mesure.

Solubilité des différents sels de la lessive. — Quel que soit le réactif choisi, on termine le traitement par une évaporation ayant pour hut d’amener la lessive à un point convenable pour la cristallisation du salpêtre et d’éliminer les sels étrangers.

Ce traitement est basé sur l’énoime différence de solubilité du salpêtre à froid et à chaud, et sur la variation beaucoup moindre de la solubilité des autres sels qui

316 ENCYCLOPÉDIE CHIMIOUE.

l’accompagnent. Les tableaux suivants indiquent la solubilité des différents sels contenus dans les lessives :

Ces chiffres se rapportent à la solubilité d’un des trois sels dans l’eau pure, ils sont complètement modifiés dès que l’un quelconque est mélangé aux autres, ainsi que nous le verrons plus loin à propos des essais de salpêtre.

SALPÊTRE

Quoi qu’il en soit, on voit que la solubilité du salpêtre croît beaucoup plus vite avec la température que celle des chlorures et que par suite ceux-ci se précipiteront d’abord pendant la concentration.

Concentration. — Les liciuides clairs contenant le nitrate de potasse après précipitation de la chaux et de la magnésie sont chauffés dans un vase plat B, ligure 158, par- la chaleur perdue du foyer r, et versés au fur et à mesure des besoins dans la chaudière de concentration A. Cette chaudière est en cuivre, elle est chauffée directement par le foyer r et par les gaz de la combustion circulant tout autour dans le carneau c. Les gaz passent ensuite sous la chaudière préparatoire B, et s’échappent enfin par la cheminée cj dont le tirage est réglé au moyen du registre X.

Aussitôt que l’ébullition se produit, et pendant toute sa durée, il se forme à la surface des boues noires que l’on enlève avec une écumoire et qu’on dépose dans des caisses à claire-voie dont l’égouttage retourne à la chaudière. Ces boues sont constituées par des carbonates terreux et surtout par les matières organiques dissoutes pendant l’opération du lessivage et qui se coagulent sous l’action de la chaleur. Bientôt le sulfate de chaux se précipite aussi sous forme [mlvérulente ; il formerait des croûtes adhérentes sur les parois de la chaudière si on ne prenait pas soin d’enlever les boues à mesure qu’elles se produisent. Pour cela, on descend dans l’axe de la chaudière, au moyen de la chaîne h, mobile sur la poulie o, un vase presque plat m. Les courants liquides montent activement le long des parois chaudes et redescendent par l’axe de la chaudière, en déposant dans cette capsule les corps solides qu’ils entraînent : ceux-ci s’y accumulent sans pouvoir en sortir, et on n’a qu’à relever de temps en temps la capsule pour la vider dans des égouttoirs situés au-dessus de la chaudière d’évaporation.

Lorsque la concentration est avancée, les chlorures commencent à cristalliser et forment à la surface du liquide des trémies qui tombent au fond. On modère alors le feu, pour avoir des cristaux plus gros et plus faciles à laver, que l’on enlève soit avec le vase m ou avec des pelles, et qu’on lave dans des paniers à l’eau bouillante. Lorsque la liqueur est assez concentrée pour qu’une goutte jetée sur une surface froide se fige iinmédijtement, on cesse de chauffer et on laisse reposer une douzaine d’heu'Tes, pour laisser tomber les cristaux de chlorures ; puis on vide le liquide limpide avec des puisoirs dans des cristallisoirs en cuivre, où le salpêtre commence à se déposer en aiguilles jaunâtres lorsque la température n’est plus que

de 50° environ. Les eaux mères sont soit traitées par le sulfate de soude et le chlorure de potassium, soit reversées sur les nitrières.