RECHERCHES DE CHIMIE INDUSTRIELLE SUR LE VERRE

La partie difficile de la fabrication du verre est celle qui porte le nom d'affinage : elle a pour but, comme on le sait, de rendre le verre homogène et d’en expulser, autant que possible, les bulles de gaz qui se produisent en abondance au moment de la formation du verre ; ces bulles persistent dans la masse vitreuse, lors même qiie les réactions chimiques paraissent accomplies.

La nature de ces gaz, qui donnent au verre à glace un défaut connu sous le

nom de point, n’a pas été jusqu’à présent déterminée avec exactitude ; on ignore même quelles sont les actions mutuelles qui produisent, à la fin de l’opération, ce dégagement de gaz qui altère d’une manière si fâcheuse la qualité du verre. Il résulte, d’observations que je poursuis depuis longtemps sur la production du verre, que le point est dû à l’action des corps réducteurs sur le sulfate de soude qui se trouve en excès dans le verre.

L’action de la silice sur un mélange de sulfate de soude et de charbon peut être représentée par les formules suivantes :

Si0 s -+-S0 3 ,Na0 + G =Si0 2 ,Na0+ CO-t-SO;

SiO 2 + SO s ,NaO -+- C*= SiO ! ,NaO + 3C0 + S;

mais on peut expliquer d’une autre façon le phénomène de la vitrification et admettre qu’une partie de la soude du verre provient de la réaction du sulfate de soude sur le sulfure de sodium en présence de la silice.

Aussi, depuis plusieurs années, dans mon Cours de l’École polytechnique, j’ajoute les formules suivantes à celles qui représentent la formation du verre :

S0 3 ,Na0-f- C 4 =4C0 -+- SNa,

SNa -+- S0 3 ,Na0 -4- Si0 2 = Si0 2 ,2Na0 + S0 2 -f- S.

Je me suis assuré de la réalité de cette dernière action, en opérant synthétiquement et en produisant du silicate de soude par la calcination d’un mélange de sulfure de sodium, de sulfate de soude et de silice ; j’ai même reconnu, en recueillant les produits volatils, que, dans ce cas, le soufre et l’acide sulfureux se dégagent suivant les proportions exprimées par la formule.

Cette action d’un sulfure sur le sulfate de soude, en présence de la silice, n’est pas particulière aux sulfures alcalins ; elle s’étend à d’autres sulfures et surtout aux sulfures alcalino-terreux. J’ai pu, en effet, fabriquer très facilement du verre, en fondant, dans un creuset, un mélange de sulfate de soude, de silice et de marc de soude : on sait que ce dernier corps est formé principalement par du sulfure de calcium. La réaction suivante s’est produite :

SCa H- S0 3 ,Na0 -+- Si0 2 = Si0 2 ,Na0,Ca0 + SO s H- S.

Il est à remarquer que le silicate de soude Si0 2 ,2Na0 et le sulfure de sodium SNa, étant des fondants très énergiques, doivent faciliter beaucoup la vitrification. > Dans la fabrication du verre, si un réducteur solide ou gazeux fait passer, à l’état de sulfure, le sulfate qui se trouve en excès dans le verre, la masse de verre recommence à travailler, comme le disent les ouvriers : j’explique ce phénomène en disant que le sulfure réagit sur le sulfate et produit des gaz qui restent dans le verre si la coulée se fait à ce moment : c’est ainsi que le verre présente du point.

Pour arriver à un affinage satisfaisant, il faut donc, quand la vitrification est operee, éviter, autant que possible, l’action des réducteurs sur le sulfate de soude que retient le verre, ou m.eux encore détruire cet excès de sulfate de soude sans engendrer de nouveaux gaz dans la matière vitreuse. Telle est, selon moi, la théorie véritable cle raffinage du verre.

Ainsi l’excès de sulfate de soude est utile au verre pendant sa fonte ; il n’est blanc et fusible qu’à cette condition : des traces de sulfure de sodium le colorent en jaune ; par conséquent la présence du sulfate de soude dans le verre est une garantie de l’absence du sulfure de sodium, puisque ces deux corps se détruisent mutuellement ; mais le sulfate de soude doit disparaître à la fin de l’opération.

Le talent du verrier consiste donc à se servir habilement de l’excès de sulfate de soude pour opérer la vitrification de la silice et à le détruire ensuite au moment de l’affinage, en évitant sa transformation en sulfure, parce qu’alors les gaz se produiraient de nouveau et l’affinage resterait incomplet.

On sait que, dans la fabrication du verre, l’excès de sulfate de soude est détruit par différents moyens, mais surtout par l’emploi des bûchettes.

Au moment où le sulfate de soude est soumis ainsi à l’action d’une matière organique, la formation du sulfure est indiquée par la coloration jaune que prend le verre, mais qui disparaît ensuite par l’action de l’oxygène : le dégagement du soufre est rendu manifeste par la couleur des gaz.

Il est curieux de constater ici une certaine analogie entre l’affinage du verre et celui du cuivre rouge. Dans le premier cas, l’excès de sulfate de soude, qui est l’agent de vitrification, est détruit par des bûchettes.

Dans l’affinage du cuivre, c’est l’oxygène qui est l’agent de purification du métal : l’excès de ce gaz donne naissance à du protoxyde de cuivre qui, en se dissolvant dans le métal, le rend cassant. On termine alors l’affinage du cuivre, comme celui du verre, en faisant usage du bois, qui décompose l’oxyde de cuivre, et restitue au métal toutes les propriétés utiles que l’oxygène lui avait fait perdre.