CHAPITRE IV

EXPLOITATION DU SEL GEMME PAR DISSOLUTION. — LA MÉTHODE DU LAVAGE ET LA MÉTHODE DU TROU DE SONDE. — LES MlNirS DE SEL DE SALZBOURG. — LES SALINES DE l'aNGLETERBE .

L'exploitation du sel gemme, quand il est mélangé d'argile, de plâtre ou de craie, ne peut se faire par la méthode du simple abatage des blocs. L'eau seule peut séparer le sel en roche des substances insolubles. Le sel gemme impur ou les argiles salifères, s'exploitent donc par voie de dissolution.

L'exploitation du sel gemme par dissolution se fait par deux procédés, selon les conditions locales. Dans le premier procédé, on divise l'intérieur de la mine de sel en un certain nombre de compartiments, ou c/^omùres, dans lesquels on fait arriver de l'eau douce. On laisse cette eau en contact, pendant quelques mois, avec l'argile salifère. Lorsque l'eau est saturée, on l'enlève au moyen d'une pompe mue par la vapeur, et on l'amène, à l'extérieur de la mine, dans des chaudières, où, évaporée par l'action du feu, elle laisse comme résidu le sel cristallisé.

Dans le deuxième procédé, on perce un trou de sonde d'environ 10 à 15 centimètres de diamètre, qui atteint jusqu'au gisement du sel gemme. On tube ce trou

de sonde avi moyen de tuyaux de cuivre réunis les uns aux autres par des vis, comme s'il s'agissait du forage d'un puits artésien, en ayant, toutefois, l'attention de donner au forage, dans les 30 premiers mètres, quelques centimètres de plus que dans le reste du tubage. Quand il s'agit d'exploiter la mine, on introduit de l'eau douce dans l'espace annulaire entre le tube de cuivre et les parois du forage. Cette eau dissout le sel marin. On retire ensuite l'eau chargée de sel par des moyens que nous indiquerons plus loin, et on la soumet à l'évaporation.

Exploitation du sel gemme par des chambres de dissolution. — Pour exploiter les argiles salifères par ce procédé, on commence par établir, à la base de la partie à exploiter, une série de galeries étroites, de la hauteur d'un homme. Ces galeries, qui se coupent à angle droit, forment une série de piliers de 1 mètre et demi à 2 mètres et demi de côté. L'argile salifère est ainsi découpée à la pioche et à la pelle, en cases régulières, ce qui donne une espèce de damier composé de piliers de sel et de vides. Les piliers sont destinés à disparaître par l'action dissolvante de l'eau.

On commence par faire descendre dans la mine une petite quantité d'eau, de manière à ne baigner que la base des piliers. Le sel qui forme le bas de ces piliers, se dissout peu à peu ; l'argile se désagrège, des vides se produisent, et les piliers, manquant d'appui, ne se trouvent plus que suspendus au toit. En faisant arriver de nouvelles quantités d'eau, les piliers eux-mêmes se dissolvent, et s'écroulent en entier, jusqu'au niveau du toit. Quand ce moment est arrivé, les différentes galeries sont remplacées par une excavation unique, par une vaste chambre, qui contient une dissolution saturée de chlorure de sodium.

La figure 350 donne le plan d'une des chambres d'exploitation de l'argile salifère de Haselgebirge, dans le Tyrol. Le système

d'exploitation se compose d'une galerie, ÂB,' qui sert de passage général et pour amener l'eau douce. Elle communique avec une autre galerie perpendiculaire, JD, située à un niveau inférieur, et communiquant ellemême avec la chambre de sel par un, canal en planches. BG est une galerie communiquant avec la galerie principale, AB. Elle se termine par une autre galerie inclinée, GI. Dans cette dernière galerie, est le tuyau destiné à introduire l'eau douce dans la chambre de dissolution. Incliné à 4S degrés environ, ce tuyau a exactement la hauteur de la chambre à exploiter, de sorte que, selon la quantité d'eau qu'on introduit dans ce tuyau, on submerge à des hauteurs croissantes les piliers des chambres de sel a, a, b, b, etc.

Lorsque les piliers se sont écroulés et que l'eau est saturée de s«l, on la fait écouler et on l'amène dans le réservoir oii elle se clarifie par le repos.

Le canal d'écoulement de l'eau saturée est indiqué sur la figure par la ligne JD. Il communique avec le fond de la chambre par un conduit en planches, se terminant, en J, par une cloison percée de trous, et qui forme comme une digue. L'eau pénètre par les fissures des joints de la cloison de planches, et s'écoule sans entraîner l'argile. Cette eau se rend, par sa seule inclinaison, dans la galerie ECF, située en contre-bas de toutes les autres, et de là dans les chaudières oii elle doit être concentrée par l'ac tion du feu.

Quand on a évacué les eaux, on déblay la chambre, en enlevant l'argile dépouillé de sel, et la jetant dans une galerie infé rieure AO, par un puits vertical 0, qu'on re ferme ensuite. On peut alors procéder à l'é tablissement d'un nouveau système tou pareil à celui que nous venons de décrire

Il faut sept à huit mois pour opérer 1 remplissage de ces chambres, et deux o trois mois pour l'écoulement de la dissolu tion saline.

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Fig. 350. — Plan d'une chambre de dissolution dans les mines de Haselgebirge, en Tyrol,

Il existe, en Allemagne et dans le Tyrol, un assez grand nombre de gisements de sel gemme mélangé d'argile, c'est-à-dire d'argiles salifères, qu'on exploite par ce moyen. Nous signalerons particulièrement les salines du pays de Salzbourg, en Autriche, et particulièrement la saline d'Hallein, qui peut être considérée comme présentant le

type de la méthode que nous venons de décrire.

Les argiles salifères d'Hallein sont situées au-dessous d'une colline, près de la petite ville de Gastein. Non loin de là se trouvent les salines de Gmunden, d'Ischl, de Hallstadt.

Lorsqu'on veut exploiter le terrain sali-

fère d'HalIein, après avoir reconnu, par des sondages ou des galeries de recherche, les points les plus avantageux pour l'exploitation, on ouvre les galeries et les chambres destinées à devenir des ateliers de dissolution. Quand on a creusé les galeries et les chambres, on y introduit de l'eau douce provenant de la surface du sol, et l'on maintient cette eau, au moyen d'une digue, à la hauteur de SO centimètres environ. Cette eau ronge les parois des piliers des chambres et les élargit. On augmente peu à peu le volume d'eau, et l'on finit par attaquer de cette manière le plafond, en élevant successiA-^ement la digue jusqu'au-dessus de son niveau. Le sel se dissolvant, les roches dont il est mélangé se désagrègent et tombent au fond du lac.

Lorsque l'eau est arrivée à contenir 2S pour 100 de sel, on vide complètement ce lac artificiel, pour le remplir de nouveau, après avoir nettoyé le fond, qui est toujours encombré par les argiles délitées.

L'eau chargée de sel est conduite, par une galerie d'écoulement, dans les chaudières évaporatoires.

Comme l'action dissolvante de l'eau s'exerce très-lentement, il faut, pour entretenir le travail continu des chaudières évaporatoires, avoir un assez grand nombre de lacs. La mine de Duremberg, près Mersebourg, en Saxe, renferme trente-trois lacs salés, qui peuvent contenir en moyenne, 20,000 mètres cubes d'eau.

Le temps exigé pour la saturation est trèsvariable. De petits lacs sont saturés au bout d'un ou de deux mois, et on les remplit cinq ou six fois par an ; d'autres ne sont vidés qu'une fois l'an. Les plus grands ne sont même saturés qu'au bout de deux ou trois années.

Ce genre d'exploitation par dissolution nécessite dans les travaux souterrains un niveau supérieur pour l'entrée des eaux douces, et un niveau inférieur pour la sortie

des eaux salées. C'est ce qui explique la curieuse disposition des mines de sel de Hallein, situées, comme nous l'avons dit, dans le district de Salzbourg, en Autriche.

Les mines de sel de Salzbourg se trouvent dans la montagne, à une lieue au-dessous de la ville. Avant d'y pénétrer on revêt par-dessus ses vêtements, un costume, consistant en un pantalon et une veste de grosse toile blanche, avec une ceinture de cuir épais. De la main gauche on tient un flambeau, et la main droite est pourvue d'un gant de cuir(fig. 3b 1). Écoutons maintenant la description donnée par un auteur contemporain, de l'intérieur de ces mines :

« On parcourt d'abord, dit M. H. Villain, une galerie haute de six pieds, où les parois de rocs humides laissent voir, de temps à autre, de larges veines de sel blanc et rouge. Dans le lointain, on entend le murmure de l'eau et l'on cherche vainement à distinguer si c'est quelque ruisseau audessus de sa tête, ou un écoulement souterrain. Le premier guide s'arrête, ouvre une espèce de trappe, et découvre aux regards un gouffre dont il ne sert à rien de vouloir percer la profondeur, et qui semble descendre, noir, étroit et rapide, dans les entrailles de la terre. Une forte corde y est suspendue le long d'une poutre glissante, inclinée à 45° : c'est le rutsch, ou glissoire, établi au-dessus des différentes chambres à sel qui se trouvent dans la mine. 11 y a bien, dans chaque chambre, un petit escalier taillé dans le roc ; mais îl est si humide et si glissant, qu'il ne peut servir qu'aux pieds exercés des mineurs.

« Cette poutre, large à peu près d'un pied, n'est destinée à rien autre qu'à faciliter la descente dans cette espèce d'abîme. C'est sur elle que le guide vous invite gracieusement — si un guide allemand peut être gracieux — à vous asseoir ou plutôt à vous coucher, puis vous montre la manière dont il faut enlacer la corde de la jambe droite et de la main gantée, pour maîtriser la descente ; il vous place sur les bords de la glissoire, et vous pousse au fond de l'antre en vous souhaitant un bon voyage. Tenant d'une main la corde protectrice et de l'autre le flambeau et recommandant son âme à Dieu, on descend, avec une rapidité vertigineuse, cette montagne russe d'un nouveau genre.

« On se sent ravi d'aise en touchant la terre ferme. Après avoir marché dix minutes en ligne droite, on tourne et on enfile une nouvelle galerie, au bout de laquelle on voit luire une, deux, puis cent lumières. Un s'approche rapidement et on se trouve

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Fig. 351. — Entrée des mines de Hallein.

au bord d'un petit lac dont les rives sont garnies d'une guirlande de flambeaux qui brillent sans éclairer. Une barque attend tout équipée le voyageur qui est annoncé. On s'assied, le plafond du roc étant trop bas pour qu'on puisse se tenir debout. La barque s'éloigne du rivage, comme poussée par une main surnaturelle, car pas un bruit de rames ne se fait entendre, pas un souffle de vie ne trouble les ondes silencieuses de ce lac noir comme le Chaos. Dans cette nuit épaisse les flambeaux ne font ressortir que les vêtements blancs des visiteurs et leurs physionomies rêveuses. On sent que chacun, aux prises avec une pensée grave, reçoit une étrange impression de celle scène mystérieuse ; puis, tout à coup, les guides entonnent un de ces mélancoliques chants de mineur, qui font rêver toujours et pleurer quelquefois. Ces chants, plus beaux dans ces lieux que le silence même, forment le complément de ce romanesque tableau. L'on dirait un songe, et certes il n'est pas besoin de beaucoup d'imagination pour se croire dans un monde nouveau. Mais le bateau touche brusquement au rivage; on est de nouveau sur la terre ferme.

« On recommence de plus belle à marcher dans d'interminables galeries, au bout desquelles on trouve encore un rutsch. Après l'avoir franchi, on tombe dans un carrefour où l'on vous fait voir plusieurs monuments de marbre, dont les inscriptions constatent que l'empereur et l'impératrice d'Autriche, accompagnés de l'archevêque de Salzbourg, ont passé par là.

Dans ces mines, ce qui surprend le plus, c'est de

ne pas voir de mineurs. Le guide vous dit mystérieusement d'atlendre, et on attend, lorsqu'on arrive à un troisième et dernier rutsch qui renchérit de rapidité sur les précédents. Une fois au fond, une chose inquiète, c'est de savoir comment on parviendra jamais à remonter du côté de la lumière. Mais un bruit de roues dans le lointain vient distraire.

Pour celte fois, se dit-on, voici bien les mineurs

Pas encore : ce n'est qu'un grand wagon dans lequel on se place. La machine s'ébranle sur un plan un peu incliné, et marche avec une vitesse telle, que lorsqu'on franchit l'un des carrefours que l'on rencontre à tous les deux ou trois cents mètres, on ne fait que l'entrevoir comme un éclair, et on s'enfonce de nouveau dans le gouffre. Enfin paraît dans l'éloignement une faible lumière que les guides font remarquer, puis, peu à peu, de vagues et indéfinissables teintes bleuâtres se répandent contre les parois. On pense que la galerie où travaillent les ouvriers est, pour une raison ou pour une autre, éclairée de manière à produire cet effet, et on se réjouit à la pensée du spectacle qui vous attend. La teinte lumineuse augmente, augmente toujours, jusqu'à ce que tout à coup elle devienne éblouissante et qu'on se trouve lancé dans un monde inconnu où un torrent de lumière d'un éclat insoutenable vous inonde... C'est le soleil! on croit rêver! Longtemps l'on doute, l'esprit ne peut saisir le mot de l'énigme, le sens de ce miracle. 11 faut se rappeler qu'on a beaucoup monté pour arriver aux salines, qu'on est entré dans la montagne à son sommet et qu'on en sort par la base. Quant aux mineurs, ils travaillent

dans des galeries remplies d'eau qui ne sont jamais visitées par les éfrangeis, à cause du danger que l'on peut courir, et aussi, il faut bien le dire, à cause du déplaisir que ces visites curieuses donnent en général aux mineurs,

«Les guides ont bien soin de ne pas vous préparer h celte magnifique sortie. Il faut leur en savoir gré, car l'impression que l'on reçoit à la vue de la nature rayonnanle, alors qu'on se croit encore plongé pour longtemps dans les entrailles de la terre^ est e-ncore plus agréable et plus inattendue que toutes celles causées par cette excursion (I). »

Exploitation du sel gemme peu' des trous de sonde. — L'exploitation du sel gemme par des sondages, à l'intérieur desquels on introduit de l'eau douce, pour en retirer, au moyen de pompes, l'eau chargée de sels, est le système qui tend à prévaloir aujourd'hui dans le plus grand nombre des gisements de sel.

Voici l'outillage qui sert pour la mise en pratique de cette méthode.

On commence par effectuer un sondage avec le matériel ordinaire des foreurs de puits artésiens (2) . Ensuite, on introduit dans le trou vertical, des tubes de cuivre, formés de plusieurs parties réunies au moyen de vis. La colonne de tuyaux est suspendue à une poutre fixée dans une maçonnerie, et elle pénètre jusqu'au bas du forage.

Cette colonne de tuyaux de cuivre, qui est un peu plus large dans les 30 mètres supérieurs que dans la partie inférieure du canal, constitue, dans sa partie supérieure, le cylindre d'une pompe destinée à faire arriver l'eau salée à la surface du sol, et dans sa partie inférieure, le tuyau plongeant dans les eaux à évacuer.

La figure 332 montre la disposition du tuyau, dont la partie supérieure fait fonction de pompe élévatoire. AB est la maçonnerie à laquelle est suspendu le tuyau cd, au moyen d'une saillie ab. P est le piston,

(1) Histoire d'un grain de sel, un vol. in-12. Paris, 18G9, pages 47-50.

(2) Voir dans le tome IV» des Merveilles de la science la Notice sur les Puits artésiens, chap. VI (p. 647-550).

S la soupape, ou clapet, de la pompe aspirante.

On fait arriver de l'eau douce entre la surface extérieure des tuyaux et les parois du trou de sonde, c'est-à-dire dans la partie ee. Cette eau pénètre jusqu'au gisement du sel, se charge de chlorure de sodium et gagne le fond du trou de sonde, là où se trouve l'extrémité inférieure de la colonne de tuyaux. Si l'on a deux ou plusieurs trous de sonde, l'un des tuyaux peut être utilisé par de l'eau douce, l'autre pour l'extraction de l'eau salée par la pompe.

Supposons, toutefois, que le même forage doive servir à l'introduction de l'eau douce et à l'évacuation de l'eau salée. Comme l'eau salée est plus dense que l'eau douce, elle gagne le fond du trou de sonde, où se trouve la colonne inférieure de tuyaux, et cette colonne se remplit ainsi d'eau salée. Mais cette eau salée ne s'élèverait pas jusqu'au sol. D'après le principe physique des vases communiquants ^ elle doit s'arrêter à une certaine distance de la surface du sol, à une distance telle que la hauteur de la colonne salée fasse équilibre à la hauteur de la colonne d'eau douce. La densité de l'eau pure est de 1, et celle de l'eau saturée de sel de 1,20 environ. Dans un forage d'une profondeur de 200 mètres, la colonne d'eau douce ayant, par conséquent, une hauteur de 200 mètres, la colonne d'eau salée s'élèvera dans le tuyau à une hauteur de 166 mètres seulement, en vertu de la différence de densité de ces deux liquides, différence qui est dans le rapport de 1 : 1 ,20. La colonne d'eau salée s'arrêtera par conséquent à 34 mètres au-dessous de la surface du sol, et il faudra, pour l'amener au jour, une action mécanique. Tel est le rôle de la pompe aspirante que l'on place à l'entrée du trou de sonde.

L'eau douce qui pénètre dans le trou de sonde, est de l'eau pure, de source ou de rivière. On la fait arriver dans un bassin qui

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est creusé dans le sol, immédiatement audessus du trou de sonde, dans la partie ab,

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de telle manière que ce trou de sonde reste constamment rempli.

L'eau salée que la pompe déverse dans

les premiers temps de l'exploitation, n'est que faiblement chargée de sel, parce qu'elle est restée trop peu de temps en contact avec les parois de la mine. Mais au bout de quelques mois, il s'est formé dans l'amas de sel gemme de vastes excavations souterraines, dans lesquelles les eaux séjournent longtemps. Ces cavités s'agrandissent sans cesse, et finissent par former un réservoir d'eau salée, qui reçoit les eaux douces à sa partie supérieure, et fournit par le bas, au tuyau aspirateur de la pompe, des eaux chargées d'une quantité de sel qui croît avec sa capacité et l'étendue de ses pai'ois solubles.

Les vides immenses qui résultent, dans les mines de sel, de ce mode d'exploitation^ s'étendent surtout dans le sens horizontal. Ils ne produisent pas d'affaissement à la surface du sol, parce que leurs parois sont maintenues par la pression considérable des eaux, dont ils sont complètement remplis.

La pompe n'enlevant jamais que les couches liquides inférieures, c'est-à-dire les plus denses, amène au jour des eaux saturées, qui renferment jusqu'à 2S pour iOO de leur poids de sel, c'est-à-dire aussi chargées de sel marin que l'eau de la mer.

La méthode des trous de sonde a de grands avantages ; elle est aujourd'hui en trèsgrande faveur et tend à se substituer à toutes les autres méthodes d'exploitation. Elle n'est pourtant pas sans inconvénients, et sa pratique est difficile. On ne possède aucun moyen de régler l'action dissolvante de l'eau, et cette action, s'exerçant dans les profondeurs de la terre, amène parfois de fâcheuses complications. Le fond du trou de sonde peut aboutir à des terrains perméables, et l'eau salée prendre une autre issue. Quelquefois les excavations souterraines s'éboulent, et mettent les pompes hors de service. Enfin, les matières insolubles, qui restent au fond du sondage, surtout lors-

que la couche de sel renferme des bancs d'argile intercalés, peuyent empêcher l'eau douce d'arriver au contact du sel et de se saturer. Dans ces différents cas, on est forcé d'abandonner le sondage. Ajoutons que les trous de sonde rendent très-difficile une exploitation ultérieure par des travaux souterrains.

L'eau salée évacuée par les pompes et venant du trou de sonde, est généralement trouble. Avant de l'envoyer aux chaudières, il faut la laisser reposer dans des réservoirs, pour qu'elle se clarifie.

Les eaux salées extraites par les pompes et clarifiées par le repos, sont assez pures. Elles renferment, mêlés au chlorure de sodium, un peu de sulfate de soude, de chlorure de calcium et de magnésium, quelquefois du sulfate de chaux, mais ce dernier sel, qui n'est autre chose que le plâtre, est fort peu soluble dans l'eau. On extrait le sel marin de ces dissolutions en les évaporant dans d'immenses chaudières. Comme les quantités d'eau évaporées sont considérables, il faut que les chaudières soient disposées de manière à tirer le plus grand parti possible du combustible.

Nous donnerons, dans le chapitre suivant, la description des appareils évaporatoires employés aujourd'hui dans les salines de France, d'Angleterre et d'Allemagne, et qui sont les mêmes, qu'il s'agisse d'évaporer les eaux extraites de l'intérieur des mines de sel ou les eaux qui coulent naturellement des sources salées.

Les mines de sel de Duremberg et celles de Salzbourg (en réunissant sous ce nom commun celles de Hallein, de Gmunden, d'Ischl et de Hallstadt), d'une part, et d'autre part, celles de la Lorraine, donnent les types des deux méthodes d'exploitation du sel gemme par dissolution et par sondage, que nous venons de décrire. Pour terminer

la revue des mines de sel exploitées par la méthode des sondages, il nous reste à parler de l'exploitation des mines de la Grande- Bretagne.

Il existe dans le comté de Worcester une couche puissante de sel gemme, placée entre les bancs de marne qui sont situés au-dessus du grès rouge. A Stoke-Prior, on peut extraire le sel par abatage comme à Wieliska et à Cardone ; mais, dans la plupart des localités de cette contrée, le gisement salin est surmonté d'une nappe d'eau, qui lave la surface du sel, de sorte qu'en pratiquant des trous de sonde, on recueille de l'eau salée d'une densité de \ ,2, c'est-à-dire presque saturée de sel. On fait évaporer cette eau dans de grandes chaudières plates, chauffées à la houille et n'ayant que 30 à 40 centimètres de profondeur pour 7 mètres de côté. Le sel, obtenu par une évaporation rapide, donne des cristaux très-fins, que l'on transforme en pains en les comprimant dans des moules de forme cubique.

Ces blocs ainsi préparés sont vendus dans toute l'Angleterre pour les usages domestiques. Le sel qui résulte de l'évaporation plus lente, déterminée par la chaleur perdue des foyers dans l'opération précédente, affecte la forme de gros cristaux, et constitue un produit de qualité inférieure. Enfin le sel qui encroûte peu à peu les parois des chaudières, forme des plaques solides que l'on brise à coups de marteau, et que l'on connaît dans le commerce sous le nom de panscale.

Les salines de Stoke-Prior sont en activité depuis 1723 ; on en tire environ 60,000 tonnes de sel par an.

Dans le Staffordshire, à Shirleywich et à Weston, les mêmes couches de sel gemme sont exploitées de la même manière; mais les usines ne fournissent qu'environ 10,000 tonnes par an.

Les mines de sel du Cheshire, si célèbres non-seulement en Angleterre, mais dans

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toute J'Europe, s'étendent non loin de Liverpool, et appartiennent au même groupe géologique. C'est vers la fin du xvii' siècle que furent découvertes les mines de sel du Cheshire. Les couches ont une grande puissance, et les travaux d'exploitation se sont faits sur trois étages à la fois. De même que dans le Worcestershire, on retire des mines du Cheshire du sel en roche ; mais le cas est exceptionnel.

Le sel en roche est connu, en Angleterre, sous le nom de rock-salt ; il est quelquefois complètement incolore et translucide, mais, le plus ordinairement, il offre une teinte jaune, ou même brune, qui est due à la présence d'un peu d'oxyde de fer. On le livre au commerce en gros fragments, et on le destine principalement à l'exportation, au raffinage, aux industries chimiques, ou à l'usage des bestiaux.

Une nappe d'eau souterraine existe dans les parties basses du banc de sel du Cheshire, de sorte qu'il suffit d'y percer des trous de sonde pour obtenir des dissolutions saturées de sel, qu'il suffit d'évaporer pour obtenir un sel très-pur.

Les mines qui fournissent le sel en roche, «t les usines dans lesquelles on évapore l'eau salée provenant du même dépôt, sont situées à proximité les unes des autres. Elles sont groupées autour des bords de la Weaver, ou près des canaux qui communiquent avec cette rivière. Les plus importantes sont situées à Northwich et Winsford, mais il en existe aussi à Middlewich, à Nampwich, à Wheelock, à Malkinsbrock, àRoughwood et à Lawton. La presque totalité des produits est embarquée sur la Weaver, soit pour être expédiée à Liverpool, soit pour passer, par les canaux, vers le centre et l'est de l'Angleterre.

Il n'existe pas de salines en Irlande. La totalité du sel consommé dans ce pays provient des mines du Cheshire et du Worcestershire.