CONCENTRATION DES SOLUTIONS SALINES

Les solutions salines obtenues soit par forage, soit par graduation, soit par galeries, ne sont pas assez concentrées pour laisser déposer leur sel ; elles renferment de plus une notable proportion de substances étrangères qu'il faut éliminer en partie pour obtenir le sel marin du commerce (^). On doit les concentrer jusqu'à saturation, puis les évaporer pour faire cristalliser le sel.

(1) Parfois on commence à faire subir à la saumure une purification par^addition d'une quantité suffisante de chaux qui précipite du sulfate de chaux, de la magnésie hydratée, du fer, de l'alumine et des matières organiques; quand on opère ainsi, il faut avoir grand soin d'éviter l'emploi d'un excès de chaux qui gênerait beaucoup la concentration.

L'opération se fait dans de grandes chaudières en fonte ou en tôle. Les premières sont préférables. Gomme la tôle est rapidement attaquée par l'eau salée en présence de Pair, il faut, pour préserver les chaudières, soit enduire leurs parois d'une épaisse couche de goudron, soit isoler un des angles de la poêle (préalablement bien décapé) avec une paroi en bois et couler du zinc dans cette encoignure. Avec cette dernière façon de procéder, le zinc seul est attaqué et le chlorure de zinc formé ne change pas sensiblement les propriétés de la saumure. Dans le but d'avoir une bonne utilisation de la chaleur en même ten.ps qu'une évaporation active et une grande facilité de travail, on a adopté l'emploi de chaudières rectangulaires, peu profondes, dont la hauteur varie de 40 à 60 centimètres. La surface de la base oscille, suivant les usines, entre 50 et 200 mètres. Les foyers sont différents selon la nature du combustible auquel on s'adresse. Les grilles à étages sont réservées pour le chauffage à la houille ou au lignite. L'emploi du bois nécessite l'utilisation de foyers à flamme renversée. Le chauffage s'effectue de deux façons différentes : quand on se propose d'obtenir une grande production de sel pour une même chaudière, on laisse la flamme se répandre librement sous tout le fond de la cuve de concentration^ dans un large carneau, et l'on réduit le tirage. Au contraire, pour obtenir une utilisation plus complète de la chaleur, on fait circuler plusieurs fois la flamme sous la chaudière dans une série de carneaux disposés à cet effet. Le tirage doit alors être assez actif pour permettre aux gaz de se mouvoir rapidement et, comme ils sortent à une température assez élevée, on les emploie à la dessication du sel fabriqué.

Dans ce dernier cas, la flamme de chaque foyer passe dans un carneau unique qui se replie plusieurs fois parallèlement à lui-même. Les figures 2 et 3 montrent le dispositif adopté.

Les flammes et les gaz chauds provenant des foyers FF

" Fig. 2 et 3 — Chaudière d é^açoTation,

circulent dans les carneaux ccc, et parcourent ainsi trois fois la longueur de la chaudière C avant d'arriver dans les cheminées n. n et de là aux séchoirs S, S chiufTés par les carneaux tj t,

La lôle de la chaudière est protégée contre Taction directe du feu par une voûte établie sur une longueur de 4 mètres à la partie antérieure des foyers. L'air d'alimentation des foyers est préalablement échauffé par son passage à travers les conduits c\ c'. Quant aux vapeurs formées dans la chaudière C, elles se rassemblent sous la hotte H dont la partie supérieure porte une cheminée de dégagement D, tandis que la partie inférieure est munie de vantaux.

Les séchoirs S servent à la dessication du sel fabriqué.

Foyers.

Pour les chaudières ayant moins de 80 mètres carrés de développement, les dimensions du foyer par rapport à la grille sont de 1/28 pour chauffage au bois, de 1/24 à 1/26 pour chauffage à la houille et l/15avec les lignileset les tourbes. Plus le développement de la chaudière est grand et plus petit est ce rapport. Pour les grands modèles, il tombe à 1/40 avec le bois, 1/28 avec le charbon et 1/20 avec les ligaites.

Dans certaines usines les chaudières de concentration sont ouvertes à l'air libre. Comme les vapeurs produites se refroidissent rapidement, elles ne tardent pas à se condenser et retombent dans le récipient; il en résulte une dépense inutile de combustible. On obtient de meilleurs rendements en recouvrant la chaudière d'une hotte en planches surmontée d'une cheminée dans laquelle fonctionne un aspirateur. Cette hotte à parois inclinées est garnie de rigoles dans lesquelles sont recueillies les eaux qui proviennent de la con-

densation des vapeurs aspirées ; elle est munie de vantaux que Ton entr*ouvre quand on concentre par évaporation. On les maintient au contraire fermés, en ayant soin de ne les ouvrir que pour les besoins du travail quand on concentre par ébullition.

En efiet, quand on procède par évaporation, la tension de la vapeur dégagée est inférieure à la pression atmosphérique ; donc, levaporation ne se poursuit qu'autant que Tair saturé d'humidité se trouve remplacé par de l'air sec et il en résulte inévitablement qu'il y a entraînement d'une notable quantité de chaleur par l'air saturé.

Au contraire, la concentration par ébullition produisant des vapeurs dont la tension est au moins égale à celle de Tair, la vapeur flottant sur le liquide est constamment chassée par de nouvelle vapeur qui se dégage. On peut donc opérer en vase presque clos à la condition de permettre un dégagement facile aux produits de Tévaporation. Ce dernier procédé exige moins de combustible que le précédent.

Le meilleur mode de chauffage consisterait évidemment à faire circuler au-dessus du liquide un courant d'air chaud, mais on se heurte à des difficultés pratiques lorsqu'on veut l'appliquer. Il faut en efl'et, dans ce cas, substituer à la hotte en bois une voûte fermée jetée sur la chaudière, ce qui entrave les manipulations. Ce système, expérimentéparM. Born, n'est plus employé.

Crislallisalion.

La production des cristaux de sel se fait en observant des conditions particulières dues à ce fait que le chlorure de sodium n'étant que très peu plus soluble à froid qu'à chaud, il ne suffit pas, pour l'obtenir, de soumettre au refroidissement une solution saturée de ce sel à Tébullition.

ÎÎJ K^ZIÈXLS I1Œ3CÈÎJS XaTTIlELUS

Les '.L'Ur-it Li î* ^I lit iieupcnt étpe ci^lenus qoe par une ^vbiH'TtZi :*z. àiiLi-BLu-e e:: jeiire âin>«i5ic4i5 Taiient avec la

?ri:ii l: Its- ^re.n:è:«f beiires d'éi-uHiticm et de conceniit'y.n ût* î':l-i-;i:s fiée*, i] «^e r-roduit une mousse, DOiLiLrr- v *... r. (Mi^iKiî^ D.'limiDriït oe sulfate double de &ou::tt: ^r :LiUi, Ji-e uLs\.hres ri^ineufes et des substances f^eu s: .'Jii'.'r^. qùr- renf-nLiit primilireiiient la liqueur, ainâ que de -.t- es ■:j"'j: -m::! pu preii:;€ naissance psr suite del'élé- TdtJcn de '^Li.^Krra'JTe r: de l'âccr.iss^emeDt de la concenliv.ii-n. Oi; e^I-vr ic-^Lilic-rêTLeiit cette écume. Lorque dans cette Lhâu^irje o:: k oi-teLu une solution saturée de sel. on la transvase daiis !es cn^*i-i. iisjîrs ou cbaudières de cristailisation et on -a maintient à une température convenable * . Lo^^que la liq'ieur priniiîive ne renferme que peu de héls insolubles, on peut se dispenser de la concentration préalable dont nous venons de parler et n'employer qu*une seule chaudière dans hquelle on effectue l'évaporalion et la cristallisation, l'une à l'ébullition, l'autre à la température nécessaire pour obtenir les cristaux que Ton veut produire.

La cristallisation commence par la formation de petits grains de sel cubiques qui prennent naissance aux points où Tévaporation est très active et où la température est basse. Ils apparaissent donc à la surface. Si Tévaporation est trè8 active, les courants qui s'établissent dans la masse déterminent la chute des petits cubes formés qui tombent au fond. On obtient alors du sel fin. Si, au contraire, Févaporation est lente, les petits cubes restent à la partie supérieure et s'accroissent au dépens de la masse voisine. Il y a ttlorn production de gros cristaux ou trémies qui, en raison iUi hmv U)vmii creuse, peuvent flotter longtemps à la surface du liciuide et continuer à s'accroître.

(Ij <^ijiiih1 on veut obtenir des cristaux en trémies, il ne faut pas

cliiiullnr û pluK de 80 ft 9U0 et alors l'emploi de deux chaudières,

'A cuncuntratioUsCl i*autro à cristallisation, est très économique.

Le sel fin est péché àTébullition au moyen d'une drague. €'est le sel de douze heures. Le sel gros est obtenu par évaporation lente vers 80 ou 90".

On peut obtenir du sel en trémies larges ou légères {sel de Cambrai) par addition de 0,5 d'alun pour 1000 d'eau schottée et concentration entre 60 et 66o.

Au fur et à mesure que le sel se précipite, la liqueur mère change de couleur. Incolore au début, elle prend une coloration qui va en s'accentuant. En même temps, la pureté des sels péchés décroit et à un moment ils renferment une proportion si notable de matières étrangères qu'ils ne sont plus marchands. On peut augmenter un peu leur richesse en chlorure de sodium en les lavant avec une dissolution chaude et saturée de sel. A ce moment, il est nécessaire de verser dans la liqueur mère de nouvelles quantités de liqueur saturées de sel, et Ton continue l'opération de la même façon que précédemment.

Quand on a rechargé ainsi la chaudière un certain nombre de fois, la liqueur mère s'est tellement enrichie en sels déliquescents, elle est devenue si impure, qu'on ne peut plus l'employer à la production du sel. On la met alors de côté pour la soumettre à d'autres traitements destinés à en retirer des principes qui trouvent leur débouché dans le commerce ou dans l'industrie W.

Il se forme dans les diverses chaudières une série de dépôts ou incrustations.

Celles qui se produisent dans les chaudières d'évaporation sont riches en sulfates, notamment en sulfate de chaux; elles renferment aussi des matières organiques plus ou moins brûlées, mais elles tiennent peu de chlorure de sodium. Au contraire, les incrustations qui se forment dans les chaudières de cristallisation, renferment une proportion de sel marin assez considérable.

(1) On en extrait notamment les sulfates de soude et de magnésie, le chlorure de potassium et le brome.

On ne peut pas retirer des eaux salées la totalité du sd qu'elles contiennent : !<> parce qu'il se forme des incrustations qui en renferment ; 2® parce qu'il y a entraînement ie ce corps par la vapeur d'eau; 3o parce que les eaux-mère8. en retiennent toujours. Les pertes subies dans cette opération varient, suivant la pureté de la solution initiale ; elles oscillent généralement entre 6 et 14 0/0 du poids de sel primitif.

Les eaux salées riches en chlorure de magnésium sont parfois difficiles à traiter. Si elles renferment du sulfate de soude, il se forme du chlorure de sodium et du sulfate de magnésie qui se précipite dans les boues. Mais, si le sulfate de soude fait défaut, il est extrêmement difûcile d'obtenir du sel à gros grains. Dans ce dernier cas, M. Pfannkucb recommande de mélanger ces liquides avec d'autres renfermant un excès de sulfate de soude.

Pour remédier au même inconvénient, on a également proposé d'ajouter un lait de chaux qui précipite la magnésie, et de séparer l'excès de chaux par le sulfate de soude que Ton ajoute dans la liqueur tirée au clair.

Les schlots et les incrustations sont traités à part pour en retirer le sulfate de soude.

Quant au chlorure de sodium extrait de la chaudière, on le laisse égoutter pour en séparer l'eau-mère. On emploie à cet effet soit des paniers coniques, soit des tablettes disposées sur le bord des chaudières et sur lesquelles on place le sel en tas; de cette façon, les eaux-mères retombent dans la chaudière. On porte ensuite le sel sur d'autres tables. Le liquide qui en découle est ramené dans les chaudières au moyen de rigoles.

Dessication,

Lorsque les liquides mis en œuvre ne contiennent que peu de sels déliquescents, il suffit, après Tégouttage, de

Fig. 4. — Séchoir.

laisser le sel marin séjourner pendant quelque temps dans un lieu chaud pour l'obtenir à Tétat sec. Dans le cas contraire, on le dessèche dans des étuves que Ton peut chauffer par des gaz chauds, par des chaleurs perdues ou par des foyers spéciaux, suivant les besoins.

Ces étuves (fig. 4) ont la forme d'un pupitre et s'ouvrent par le haut. Elles portent une claie formée de liteaux en bois sur lesquels on place le sel suivant une épaisseur

de 12 à 15 centimètres. Une porte permet de retirer celui qui aurait pu traverser les liteaux. L'air chaud, qui arrive par un tuyau supérieur, est obligé de traverser la couche de sel avant de s'échapper par la cheminée d.

Le sel ainsi desséché renferme de 90 à 97 0/0 de chlorure de sodium et de petites quantités de chlorures de potassium, de magnésium, de calcium ainsi que des sulfates de potasse, de soude, de magnésie, des carbonates de chaux et de magnésie^ de la silice et de l'eau.

Perfectionnements.

Quelques usines ont tenté d'utiliser la chaleur acquise par les vapeurs provenant des chaudières de concentration, pour échauffer d'autres récipients.

Dans cet ordre d'idées, M. Ritlinger a proposé un procédé très original dont le but est de produire l'évaporation du liquide avec une quantité de chaleur produite une fois pour toutes au début du travail (abstraction faite des pertes). L'opération consiste à pomper les vapeurs produites par l'évaporation et à les comprimer dans une enveloppe entourant la chaudière d'évaporation. Cette compression détermine à la fois le passage de la vapeur à l'état liquide et la restitution des calories qu'avait absorbées la modification physique inverse. Par suite, le liquide de la cuve s'échauffe d'une égale quantité et émet des vapeurs que Ton traite de la même façon. Ce procédé exige l'emploi d'une force motrice. Dans l'usine de M. Picard à Bex (Suisse) où il est employé, la force motrice est empruntée à une chute d'eau. Il fonctionne aussi à Maixe (Meurthe-et-Moselle) et parait avoir réussi dans ces usines ; néanmoins il ne s'est pas développé.

L'appareil employé se compose (fig. 5, 6 et 7) d'un vase G à

HiiPMxn. — La Soade

surfaœs chauffées par la vapeur puis d'un second vase C dans lequel la pression est moins grande qu'en G'. La solution à évaporer circule, par Tinlermédiaire d'un organe spécial et va de la chaudière tubulaire G à la chaudière C, après quoi elle revient en G' et ainsi de suite. Le passage 8*eff*ectue par le tuyau T ; est un orifice resserré dont on peut modifier la section au moyen d'un cône ou d'une aiguille mobile. La vapeur renfermée entre les espaces qui existent autour des tubes de la chaudière G', s'y condense en abandonnant de la chaleur qu'elle transmet à travers les parois des tubes et qui se trouve ainsi utilisée pour échauffer la dissolution salme qui circule dans ce récipient.

Lorsque le liquide chauffé sous pression en G' traverse l'orifice pour arriver en G où la pression est rédui'e, une certaine quantité d'eau se vaporise et la solution saline prend la température correspondante à son point d'ébullition, sous la pression qui existe en G. Par suite, une certaine quantité de sel se précipite en proportion d'autant plus importante que la quantité d'eau vaporisée est plus considérable. Ge sel tombe dans l'eau salée concentrée et chaude et, après s'être développé au sein de la dissolution, il se réunit sur le fond de la chaudière où des pelles gauches h et une hélice A', animées d'un lent mouvement de rotation par l'arbre ^, le rassemblent et le jettent sur le tiroir t. Lorsque l'espace D est presque rempli de sel, on ferme le tiroir t, et on ouvre t' ce qui permet au sel de tomber à la partie inférieure de E dans des poches en tôle percées de trous. On replace ensuite t et V dans leur position initiale. Le sel rassemblé dans la poche en tôle s'y tasse pendant quelques instants, après quoi celle-ci est retirée à la partie supérieure de E où l'égouttage a lieu jusqu'à l'extraction suivante.

■*Afin d'éviter les rentrées d'air pendant les manœuvres de vannes, la branche montante du tube E est remplie d'eau saturée de sel.

Pour maintenir le liquide en circulation, on pourrait employer une pompe ; mais, vu les difficultés qu'on éprouve à faire circuler un liquide saturé porté à la température d'ébullition, on préfère utiliser un appareil spécial ainsi composé (fig. 6) : un récipient R communique avec G par la tuby^lure p et avec G' par m et le tuyau F.

p et m pénètrent à Tintérieur du vase R où ils présentent des prolongements cylindriques percés d'ouvertures p', m'.

La partie supérieure de R, plus haute que le niveau du liquide renfermé en G, porte un couvercle muni de deux ouvertures r' et r communiquant la première avec l'espace de vapeur de G, la seconde avec l'espace de vapeur de G'. Elles sont munies de tiroirs s et s disposés de telle façon que lorsque le piston n (qui est animé d'un mouvement alternatif) ouvre p', le tiroir s' ouvre r' tandis qu'au contraire s ferme l'ouverture r, Alors^ G communique avec R par-dessus et par-dessous le niveau de l'eau salée et le liquide prend le riiême niveau en R et en G. Dans la position inverse du piston les vases R et G', prennent, de la même façon, un égal niveau de sorte que si le niveau du liquide se trouve être plus élevé en G qu'en G' il passera une certaine quantité d'eau salée de G en R puis de R en G' sans qu'il y ait eu communication directe entre les deux récipients G et G'. Il résulte de ce dispositif que le liquide ne peut jamais avoir en G' un niveau aussi élevée qu'en G.

La dissolution qui a été portée de G en G' est chauffée par la vapeur qui emplit l'espace intertubulaire, et prend par suite un mouvement ascensionnel, tandis qu'au contraire, il se forme un courant descendant dans le tuyau F. Ge double mouvement détermine la circulation du liquide, circulation qui s'effectue ds celte façon jusqu'à ce qu'il ait acquis une température voisine de celle de la vapeur qui sert à l'échauffer; mais, à ce moment, il y a émission, par le liquide salé, d'une certaine c^uautité de va\jeur

et il en résulte le rejet d'une portion d'eau salée par Torifice dans la chaudière C. Là, ce jet liquide se vaporise, en partie. L'élimination de cette veine liquide de la chaudière C' a provoqué une dépression du niveau ; mais, grâce au fonctionnement de R, le niveau primordial se rétablit. Comme la solution contenue dans la chaudière C est soumise à une pression de 1 atmosphère, le liquide salé qu'elle renferme et qui est à Tébullition, possède une température de 408° et émet des vapeurs à 100'*. Ces vapeurs sont comprimées, au moyen d'une pompe P, à 2 atmosphères. Cette opération a pour résultat de porter de 100 à 420 la température de cette vapeur d'eau et de lui permettre d'être condensable à une température supérieure à 100°. Cette vapeur à 420° arrive dans l'espace intertubulaire de C' dont les parois ont une température moindre; elle se condense en abandonnant sa chaleur latente de vaporisation. L'eau de condensation s'échappe par un purgeur automatique K, et comme elle a la chaleur spécifique provenant de la vapeur engendrée en C, on l'utilise pour réchauffer en S' l'eau d'alimentation de l'appareil. Quant à l'eau salée, elle arrive régulièrement par un trou de sonde pratiqué dans la mine. Les figures 5, 6 et 7 rendent compte du dispositif adopté.

Une très notable proportion de sel consommé dans l'induslrie provient de l'eau de mer. Cette production peut être effectuée de trois façons différentes :

4® Par évaporation à l'air libre;

2® Par évaporation à l'aide de la chaleur ;

S'* Par congélation.

lo Par évaporation à l'air libre.

Ce genre de travail est extrêmement variable suivant les pays, parce qu'il dépend à la fois du climat, des conditions atmosphériques et de Télat des marées. Comme l'eau des mers ne renferme guère que 30 grammes de sel par litre, il faut évaporer d'énormes quantités d'eau, et par conséquent, l'on doit disposer d'une très grande surface.

La Méditerranée ayant des marées presque nulles, il convient d'établir les salines en contre-bas, à un niveau inférieur à celui de la mer. Comme celte condition est, la plupart du temps, difficile à réaliser, on y fait arriver Teau salée par l'emploi de pompes élévatoires.

Au contraire, sur l'Océan où les marées sont marquées, les marais salants peuvent être installés à un niveau supérieur à celui de la mer sans nécessiter pour cela l'emploi de pompes élévatoires; par contre, le climat est bien moins favorable à l'exploitation que celui du Midi.