PRÉPARATION DE LA SAUMURE AMMONIACALE

Comme nous Tavons déjà dit, les rendements en sel de soude sont différents selon les proportions d'ammoniaque employées.

La valeur de ces rendements est d'ailleurs variable suivant qu'on rapporte la quantité de bicarbonate de soude produit à la proportion de sel marin mis en œuvre ou suivant qu'on considère une production maxima de sel de soude pour une même quantité d'ammoniaque mise en œuvre.

Dans le premier cas, on doit employer à peu près équivalents égaux de sel et d'ammoniaque, soit :

Suivant M. Schlœsing et Rolland Suivant M. Gûusburg [*)

H20 19i parties H20 161,3 parties

NaCl 58,5 — NaCl .... 58,5 —

A2H3 17 — AzU3 .... 18,7 —

(1) Berichte A. deutsche chem. ges.^ t. VU, p. ^44» Ualpuen. — hsL Soude. ^

98 FABRICATION DE LA SOUDE A l'aMMONIAQUE

Quand on se propose d*opérer suivant le second cas, il faut se rappeler que Heeren a montré qu'en employant des quantités théoriques de sel et d'ammoniaque la production en bicarbonate ne correspond qu'aux deux tiers de l'ammoniaque mise en jeu tandis qu'en employant deux fois plus de chlorure de sodium, le rendement correspond à l'utilisation des quatre cinquièmes de l'ammoniaque totale. Dans ce dernier cas les eaux-mères sont plus riches en chlorure de sodium non décomposé.

Pour le fabricant, le problème se pose donc de la façon suivante :

Ou bien chercher à obtenir le meilleur rendement par l'emploi de mêmes quantités de sel^ ou bien ne se pas trop soucier ile la proportion de sel mis en œuvre et s'attachera accroître le rendement par rapport à la quantité d'ammo* niaque mise en jeu. C'est à cette dernière façon de faire que semblent s'être arrêtés les fabricants de soude. Ils diminuent ainsi lés chances de perte en gaz ammoniac.

A. — Par l'eau salée naturelle

Purification.

Il est malaisé de précipiter les sels de magnésie par le bicarbonate d'ammoniaque sans employer un grand excès de réactif, aussi a-t-on trouvé avantageux de séparer ce corps par addition ménagée d'un lait de chaux. La chaux prend alors la place de la magnésie qui devient insoluble ; quant à la chaux, sa séparation peut être aisément effectuée par l'emploi d'une petite quantité de carbonate d'ammo- ^. Néanmoins, comme la précipitation de la magnésie mais totale quand elle est effectuée au sein d'une

solution saline concentrée, les saumures en retiennent toujours de petites quantités. C'est à elles que le sel de soude à l'ammoniaque doit la propriété de troubler légèrement l'eau dans laquelle on le dissout, par suite de la mise en suspension du carbonate de magnésie qu'il renferme fréquemment.

Comme la présence des divers chlorures modiOe la solubilité du sel marin dans l'eau, il est généralement avantageux d'ajouter à la saumure du sel marin solide après qu'on l'a purifiée. De celte façon Ton est sûr d'agir ultérieurement sur une dissolution suffisamment concentrée.

Plus récemment (1879) MM. Solvay ont breveté un nouveau mode de purification des eaux salées naturelles consistant en un traitement à chaud par le carbonate de soude et le chlorure de chaux. Ce procédé est avantageux en ce sens qu'il permet de précipiter le fer et qu'on peut le pratiquer avant l'introduction d'ammoniaque. Les précipités formés, dépourvus par conséquent de sels ammoniacaux, ne réclament plus de traitements spéciaux et peuvent être rejetés.

Quant à la proposition qu'on a faite de précipiter la magnésie, à l'état d'arséniateammoniaco- magnésien, son application serait susceptible d'introduire dans les sels de soude des principes toxiques dont la présence présenterait de graves inconvénients étant donnés les usages multiples de ce produit.

Ainsi purifiés, les liquides salés sont aptes à recevoir le bicarbonate d'ammoniaque qui doit les décomposer. Ce bicarbonate peut être produit au sein de la liqueur salée ou faire l'objet d'une préparation spéciale. Dans le premier cas, les saumures doivent renfermer une proportion d'ammoniaque requise et cette in corporation ne peut être efïectuée que par l'emploi d'appareils spéciaux, parfaitement clos, et dans lesquels on favorise Tabsorption de l'alcali par l'agitation. Comme les solutions saturées de sel déposent du cb

100 FABRICATION DE LA SOUDE A L'AIOfONIAQUE

rure de sodium, quand on les sature par l'ammoniaque, il faut avoir soin de faire arriver en même temps que cet alcali, un filet d*eau qui, diluant la solution, compense celte diminution de solubilité.

Préparation,

La préparation de la saumure ammoniacale s'effectue au moyen de l'appareil représenté figure 10. Il se compose d'une série de cylindres C en nombres variables, hermétiquement clos et pourvus d'agitateurs mécaniques. Ils communiquent tous avec un vase unique A, au moyen de deux tubes horizontaux t,t\ placés Tun à la partie inférieure, Tautreà la partie supérieure de ces réservoirs. Le vase A désigné sous le nom d'aô^orôew?' renferme : 1° un tube vertical T, débouchant sous un faux fond persillé; 2<» un autre tube vertical T', muni d'un entonnoir E ; 3° un serpentin réfrigérant.

S'agil-il d'ajouter la quantité voulue d'ammoniaque au liquide contenu dans le vase G,? on fait communiquer ce récipient avec Tabsorbeur A en ouvrant les robinets t et t' en môme temps qu'on fait arriver le gaz ammoniac par le tube T. Au fur et à mesure de sa dissolution, le liquide tend à s'échauffer, ce que l'on évite au moyen du serpentin réfrigérant. En même temps que la solution salée s'enrichit en ammoniaque, sa densité s'amoindrit si bien qu'il s'établit un mouvement de circula'ion du liquide très favorable à l'opération; on peut du reste augmenter l'agitation par la mise en mouvement des agitateurs et, au besoin, par l'emploi d'un petit appareil indépendant composé d'une hélice animée d'un mouvement rapide.

En pratique, on introduit pendant l'opération, et par l'entonnoir E, du sel solide en quantité telle que les liquides de l'absorbeur soient toujours saturés de sel, malgré la quan-

l'eau apportée par les vapeurs ammoniacales rég;énérées ne sont jamais parfaitement sèches. Les gaz inertes

''ig. 10. — Appareil Solvay pour l'introduction d i ti'ès appauvris en ammoniaque sont dirigé:

pirateur dans des tours de lavage où ils abandonnent les petites quantités d'ammoniaque qu'ils renferment encore. J L'on continue l'opération jusqu'à ce qu'un titrage alcalimétrique (*) ait indiqué qu'on a atteint le terme final de Topé- ; ration. A ce moment, on interrompt la communication j erttre le réservoir C et l'absorbeur A et l'on fait communiquer un autre récipient C avec l'absorbeur. On exerce d'autre part une pression à la surface du liquide contenu dans le réservoir G. Par suite, ce liquide se trouve refoulé dans le tube R et arrive dans le décanteur D. Après clarification^ il est amené par le tuyau R' dans un sac en feutre placé à l'intérieur d'une chemise métallique perforée F où il subit une filtration. A leur sortie de ce filtre, les liqueurs traversent les espaces annulaires du réfrigérant G, tandis que de l'eau circule à l'intérieur des tubes. Lorsque cela est nécessaire, la réfrigération est augmentée par un refroidissement extérieur.

Les boues qui se déposent sont évacuées par le tuyau K, par l'intermédiaire du tube F et du grattoir G, après quoi on les soumet à la distillation afin d'en séparer les petites quantités d'ammoniaque qu'elles renferment.

Ce même appareil peut être utilisé à préparer les saumures ammoniacales d'une autre façon : on recueille le gaz ammoniac dans l'eau de manière à en préparer une solution aqueuse dans laquelle on fait dissoudre le sel marin solide.

(1) On peut aussi se reudre compte du degré de sataration par l'augmentation de volume que subit la saumure et qu'on estime au moyeu d'un niveau d'eau fixé sur C.

B. — Par le sel solide.

PROCÉDÉ SOLVAY

Ce procédé repose tout entier sur la construction d'un appareil dans lequel les proportions de sel et d'ammoniaque

Fig. il. — Appareil de M. Solvay.

sont réglées automatiquement par la densité des liquides. La figure 11 montre le dispositif adopté.

Le vase plat A, rempli de sel jeté à la pelle, est divisé en compartiments par des chicanes. Un flolleur très sensible F règle l'arrivée d'eau, qui se fait à l'une des extrémités et parcourt toutes les divisions du bac à travers le sel avant de sortir à l'autre extrémité où une série de toiles métalliques retiennent les impureté-;. Cette solution salée passe dans l'absorbeur composé des trois compartiments B, C, D communiquant entre eui par des ouvertures ménagées à la partie supérieure dos cloisons qui tes serrent.

Elle arrive In C d'où un tuyau inférieur t l'amène dans compartiment B. Là, elle rencontre l'ammoniaque do l'afTusion se fait par le tuyau T qui débouche sous un fa fond percé. Au fur et à mesure que ce gaz s'y dissout d vantage, la densité delà solution saline diminue si bien q le niveau du liquide se trouve être plus élevé en B qu'en C Grâce au siphon indésamorçable, placé sur le flotteur S, compartiment D se trouve en communication avec B àH^ sorte que lorsque, par suite de labsorption d'ammoniaque,' la densité du liquide est devenue telle que son niveau ait atteint un point voulu, le siphon fait passer la saumure ammoniacale dans le vaseD en même temps qu'il arrive de; nouvelle eau salée fraîche de Cen B où elle absorbe, par le même moyen, la quantité d'ammoniaque requise. Comme la position du flotteur ne doit pas être fatalement fixe, il' est mobile sur les glissières qui le supportent, de façon qu'on puisse aisément l'arrêter à la hauteur voulue.

Pour éviter que la saumure contenue en B ne dépose du sel au fur et à mesure qu'elle se sature d'ammoniaque, on y introduit constamment dans le tuyau T et au moyen de T un filet d'eau réglé par le flotteur qui commande l'entrée de Teau dans le bac A. Les gaz non absorbés se dégagent dans le bac A où ils traversent toute la saumure vierge en lui abandonnant les petites quantités d'ammoniaque qu'ils sont susceptibles de contenir.

PROCÉDÉ DE M. BOULOUVARD

Nous venons de voir que l'introduction de l'ammoniaque dans la saumure exige (quand on opère par le procédé précédent) l'emploi d'ammoniaque aussi sèche que possible, ce que l'on ne peut obtenir qu'au moyen d'unevéritablerectifica- -"î ftbsorbe une notable quantité de combustible. Dans

BAUMUHE AMMONIACALE 105

pu brevet de 1858, Heeren signale qu'on peut éviter cette

Ereuse opération chaque fois qu'on utilise le sel marin solau lieu des solutions salées nalurelles, ce qui est le cas ir les usines placées à proximité des salines. ^Le principe est simple : au lieu de chercher à enrichir fi ammoniaque une solution saline, on condense les vafMrs ammoniacales dans l'eau et l'on emploie ce liquide, Hmvenablement étendu, pourdissoudrele sel marin et pré-

Fig. 12. — Procédé de M. Boulouvarcl.

Mrer ainsi la saumure ammoniacale. Cette idée a reçu de Nf. Boulouvard une application pratique par l'emploi de l'appareil représenté fif^ure 12. Il se compose de deux réservoirs RR' en bois doublé, de plombs pourvus de niveaux d'eau iervant à jauger le liquide ammoniacal dont on détermine le titre par tin essai alcalimétrique. Suivant les résultats analytiques obtenus, on verse dans ces réservoirs des quantités calculées de petites eaux de lavage ou d'ammoniaque pure de telle façon que la liqueur finale renferme 900 grammes d'ammoniaque AzH3 par litre. On établit alors la communication avec les caisses à sel C. Le sel se dissout rapidement avec absorption de chaleur et la saumure formée se filtre d'abord à travers les couches de sel puis sur des toiles filtrantes /'d'où les pompes P l'envoient aux appareils de carbortatation. Afin de ne pas perdre d'amnnonva(\tte, l'a.ic

106 FABRICATION DE LA SOUDE A l'aMMONIAQUB

ne peut circuler dans le réservoir qu'en traversant des Ion nés à coke qui retiennent les dernières portions de utile. Le chargement du sel en C se fait en soulevant; couvercle à la partie supérieure; pendant ce temps, on termine une aspii^ation qui empêche, au moins partiell ment, que les vapeurs ammoniacales se répandent daj l'atmosphère.

L'appareil doit être hermétiquement clos; lesobturatei sont à joints garnis de caoutchouc et les pompes à doubl presse étoupe.

Remarquons que, dans le vaceC, la magnésie reste à Tel insoluble sous forme de carbonate double de magnésie d'ammoniaque, sel qui se forme à la faveur de l'acide cai bonique que renferme toujours l'ammoniaque régénérée, i

On doit donner la préférence à ce procédé chaque foisqufr l'on est à même d'employer économiquement le sel solidei^ d'abord parce que, comme nous l'avons montré, il procui une économie de combustible et aussi parce que le sel d( salines étant très pur, il est superflu de lui faire subir purification nécessaire quand on emploie les eaux salées^ naturelles. \