CHAPITRE IX

CONCENTRATION DE l'aCIDE SULFURIQUE ARRIVANT DES CHAMBRES DE PLOMB. — SA CONCENTRATION DANS LES CHAUDIÈRES DE PLOMB, ENSUITE DANS LES VASES DE PLATINE OU DE VERRE.

Au sortir des chambres de plomb, l'acide sulfurique est dilué dans une assez grande quantité d'eau. Sa densité n'est que de 1,05, qui répond à SO degrés de l'aréomètre de Baumé. 11 s'agit de lui donner le degré de concentration qu'exige le commerce, c'est-

à-dire la densité de 2, correspondant à 66° de l'aréomètre de Baumé.

La concentration de l'acide sulfurique se fait en deux périodes : on l'évaporé d'abord dans des vases de plomb, ensuite dans des vases de platine ou de verre. On comprendra la nécessité de la substitution du platine au plomb dans les derniers temps de l'évaporation, quand on saura que l'acide sulfurique bouillant, qui n'attaque point le plomb, lorsqu'il est étendu d'eau, l'attaque, au contraire, lorsqu'il est concentré jusqu'à 60 degrés environ de l'aréomètre de Baumé. Cet acide concentré et bouillant dissout alors le plomb, en formant du sulfate de plomb et dégageant de l'acide sulfureux : par conséquent, il trouerait les chaudières de plomb. De là la nécessité de terminer l'évaporation dans une chaudière composée d'une substance inattaquable par l'acide sulfurique concentré et bouillant. Le platine et le verre sont dans ce cas.

Les chaudières pour la concentration de l'acide sulfurique sont quadrangulaires, larges et peu profondes. Pour accélérer l'opération^ l'acide ne doit pas s'élever à la hauteur de plus de 30 à 35 centimètres. Un seul foyer chauffe cinq chaudières, lesquelles sont disposées en terrasse, de telle sorte que la première est seule chauffée par le foyer ; les six autres sont chauffées par l'air chaud qui circule autour du foyer. Ces chaudières communiquent entre elles par un siphon.

Dans l'usine de Saint-Gobain, à Aubervilliers, les chaudières ont une profondeur inégale : leur profondeur diminue à mesure qu'augmente la concentration de l'acide.

D'ailleurs la disposition des chaudières varie selon les fabriques. L'important est de produire l'évaporation avec économie, et les moyens d'y parvenir le mieux dépendent des ressources locales et de l'espèce de combustible dont on dispose.

Quand l'acide est parvenu à 60 degrés, on

Fig. 411. — Alambic de platine pour la coiiceiitralion de l'acide sulfurique.

l'introduit dans l'appareil de platine, pour l'amener à 66 degrés de l'aréomètre de Beumé.

La figure 411 représente l'appareil en platine qui sert à la concentration de l'acide sulfurique. B, est l'alambic, placé sur un fourneau A. Le tuyau E, que suit la fumée, ya s'engager dans la cheminée de l'usine. F, est le tube par lequel on introduit l'acide sulfurique dans l'alambic : ce tube s'arrête dans l'alambic, à la hauteur que l'acide doit occuper. L'alambic est pourvu d'un flotteur, o, semblable à ceux des machines à vapeur, et qui indique à chaque instant la hauteur que le liquide occupe dans l'alambic. C, est le serpentin en plomb, destiné à diriger la vapeur d'eau danj un réfrigérant, P, lequel est toujours rempli d'eau courante, qui condense rapidement cette vapeur.

L'appareil représenté à droite de la figure, a pour objet de rendre continue la distillation de l'acide sulfurique, et d'éviter la nécessité, qui serait dangereuse, d'interrom-

pre le chauffage pour ajouter de nouveau liquide dans l'alambic. Voici comment l'appareil fonctionne.

G, G', sont deux ouvertures pratiquées sur un véritable siphon, dont la plus longue branche est représentée par le tube GDH. Lorsqu'il s'agit de retirer de la chaudière l'acide concentré parvenu à 60 degrés de concentration, on s'occupe de le siphonner, c'est-à-dire, de l'extraire de l'alambic sans interrompre le feu. Pour cela on se sert du véritable siphon représenté par le tube recourbé MGDH, qui est renfermé en partie dans une caisse D pleine d'eau courante qui entre par le robinet L, et qui refroidit le siphon. On ferme le robinet H, et l'on ouvre les deux robinets dont sont munis les deux entonnoirs G, G'. Par l'entonnoir G on verse de l'acide concentré, jusqu'à ce que celui-ci sorte par l'entonnoir G'. On est sûr alors que le tube tout entier du siphon MGDH, depuis la chaudière jusqu'à l'extrémité H, est plein de liquide. Cela revient à dire que l'on a

LE SOUFRE ET L'ACIDE SULFURIQUE

Fig. 41 2. — Concentration de l'acide s«rfurique dans des cornues de verre.

amorcé le siphon, et que dès que l'on ouvrira son extrémité H, en tournant le robinet, le liquide s'écoulera et la chaudière sera évacuée. En effet, on bouche, au moyen de deux vis de platine taraudées, les deux orifices GG', après avoir enlevé les entonnoirs, et on ouvre le robinet H. Le siphon produisant son effet (par suite de la différence de niveau entre le liquide qui remplit l'alambic B, et celui qui remplit la longue branche du siphon MGDH), l'acide coule par le robinet H , et vient remplir la bonbonne placée sous ce robinet.

Pour rendre l'opération continue il faut remplacer l'acide que l'on veut vider par une nouvelle quantité d'acide à 60 degrés. Pour cela, en même temps que l'on ouvre le robinet H, pour donner écoulement à l'acide concentré,on fait arriver de l'acide à 30 degrés dans le mêmcalambic, en l'introduisant par le tube F.

La difficulté de cette dernière opération, c'est de bien régler l'arrivée de l'acide à SO degrés par le tube F sur la sortie du filet d'acide à 66 degrés qui s'écoule par le tube H. Ces deux filets liquides doivent être maintenus constants, et l'on n'a pas à craindre qu'ils se mélangent, car la courte branche du siphon descend jusqu'au fond de l'alambic, c'est-à-dire la partie dans laquelle se trouve l'acide concentré ; au contraire, le tube F n'arrive qu'à la surface du liquide, de telle . sorte que l'acide à 60 degrés que l'on introduit, se maintient dans la partie de la chaudière, par suite de sa densité moindre.

Un appareil en platine dont l'alambic pèse 63 kilogrammes, le chapiteau 6 kilogrammes, les ajutages, le flotteur, etc., 2 kilogrammes, le siphon 10 kilogram- I mes, en tout 81 kilogrammes, coûte environ I 80,000 francs. L'intérêt de cette somme et

l'usure de l'appareil représentent une dépense de 24 francs par jour.

Le prix élevé et l'usure des appareils de platine empêchent quelques fabricants d'en faire usage. Dans les localités où le verre est à bas prix, on a avantage à opérer la concentration de l'acide sulfurique dans de simples cornues de verre, bien que chaque cornue ne puisse servir qu'à un trèspetit nombre de distillations.

Il faut que le verre destiné à opérer la concentration de l'acide sulfurique, soit trèspauvre en alcali, pour n'être pas attaqué par l'acide sulfurique bouillant. Les verreries de Birmingham fournissent à très-bas prix des cornues ayant cette qualité. Aussi, en Angleterre, les 70 centièmes de l'acide sulfurique sont-ils concentrés dans le verre.

Nous représentons (fig. 412) le fourneau qui sert à opérer la concentration de l'acide sulfurique dans des cornues de verre, chez la plupart des fabricants anglais.

Les cornues dans lesquelles on condense l'acide sulfurique, sont munies d'allonges, dont les becs plongent dans des bonbonnes. Chaque cornue est placée sur une marmite en fonte contenant du sable, qui lui transmet la chaleur du fourneau, pour qu'elle ne reçoive pas directement la chaleur.

Quand la distillation est terminée, on laisse les cornues se refroidir, et on en retire l'acide à 66 degrés qui s'y trouve. La même cornue ne peut servir qu'à cinq ou six concentrations.

On a essayé de se passer du platine ou du verre pour la concentration de l'acide sulfurique. M. Kuhlmann, de Lille, a proposé de concentrer l'acide sulfurique dans des cornues de plomb, eu faisant le vide dans l'appareil.

En effet, l'acide sulfurique à 66 degrés de Baume, qui bout, à l'air libre, à la température de 325% peut n'entrer en ébullition qu'à 190° s'il n'est plus soumis qu'à une faible pression atmosphérique, mesurée par

3 ou 4 centimètres de la colonne barométrique. M. Kuhlmann a essayé de faire passer cette idée dans la pratique, mais il n'a qu'imparfaitement réussi.

En 1872, un fabricant de produits chimiques de Belgique, M. de Hemptinne, de Molenbeeck, dont l'usine se trouve à Saint- Jean, près de Bruxelles, a repris les recherches de M. Kuhlmann, et paraît être arrivé à résoudre le problème de se passer des appareils de platine, si coûteux, ou des appareils de verre si fragiles et qu'il faut si souvent renouveler.

La Revue de chimie àe M. Ch. Mène, dans son numéro du 6 février 1873, a donné la description suivante des appareils de M. de Hemptinne pour la concentration de l'acide sulfurique dans le vide.

« La concentration de l'acide sulfurique à 06" se fait au moyen du vide dans une chaudière en plomb dont les parois épaisses résistent à la pression atmosphérique parce que cette cuvette a été remplie de cailloux siliceux ou de boules de grùs ou de verre de 3 à 4 centimètres de diamètre, inattaquables par l'acide. On produit le vide au moyen de la condensation de la vapeur injectée dans une chaudière de fonte accolée à l'appareil, et qui est garnie à l'intérieur de douves de bois, d'un plafond et d'un plancher de même matière destinés à empêcher (point capital de l'opération) réchauffement inutile du métal. La vapeur y est amenée par un tuyau ou elle expulse en quelques minutes l'air de l'intérieur à l'aide d'un tuyau à robinet de décharge. Lorsque l'air est sorti, une injection d'eau en fine poussière amenée par un tuyau à boules produit rapidement un vide de 70 à 72 centimètres qui est indiqué par un baromètre à mercure.

« La première condensation se fait par l'eau en réserve dans une boule de cuivre et par celle qui est aspirée facilement d'un réservoir supérieur par un robinet à filtre. Le reste de la condensation s'achève au moyen de l'eau aspirée et filtrée plus bas dans la cuve inférieure ou dans un puits de profondeur moyenne. Lorsque le vide le plus élevé possible est obtenu, on ouvre un robinet et l'on extrait l'air des diverses parties de l'appareil de concentration. Le feu ayant été allumé dans le fourneau de l'alambic, les vapeurs acidulées se dégagent par deux chapiteaux et un tuyau refroidi dans une goullière de plomb : les petites eaux produites se rendent dans un récipient cylindrique formé de trois tronçons de tuyaux de poterie de grès, recouverts de plomb. On

LE SOUFRE ET L'ACIDE SULFURIQUE

reconnaît que l'acide est suffisamment concentré lorsque deux thermomètres marquent 200 à 205 degrés centigrades aux deux extrémités opposées de l'appareil et que le vide est maintenu à 70 ou 75 centimètres de mercure comme point ce sûreté. Un petit flotteur indicateur qui ne dans? plus, montre que l'ébullilion a cessé; alors on laisse rentrer l'air dans l'appareil par une ouverture spéciale et l'on extrait l'acide jusqu'à 10 cenlimètres du fond par un siphon qui plonge dans un puits de 6 nrjutres afin de former tuyau barométrique infranchi?sable à l'air. Le feu avait déjà pu être retiré depuis une heure environ du fourneau de l'appareil. Pendant le soutirage et pour éviter le surchauffement du plomb de l'alambic, on injecte à l'intérieur du fourneau, de l'eau en pluie fine au moyen d'une lance d'arrosage, l'acide chaud est d'abord refroidi dans le manchon, puis il coule dans ie cylindre réfrigérant. 11 passe de là, à l'abri du contact de l'air, dans une citerne filtre qui se compose d'une digue quadrangulaire formée par des cloisons en plomb percées de trous, dans l'intervalle desquels on a tassé un mélange d'amiante, de pierre ponce, de verre pilé et de cailloux. Ces matières renferment du sulfate de plomb en suspension dans l'acide : le produit clarifié qui a traversé la muraille poreuse de la digue est soutiré par un robinet de grès, dans les bonbonnes destinées au commerce. Au lieu de filtre, on peut employer de grandes citernes de décantation en plomb, dans lesquelles, à l'abri du contact de l'air, le dépôt se fait en quatre ou cinq jours : dans l'intervalle et pour recommencer une nouvelle opéralion, on a rétabli le vide dans l'alambic, et l'on y a aspiré l'acide d'une des cuvettes préparantes, on a appliqué à cette chaudière le chauffage tubulaire intérieur, c'est-à-dire 6 tuyaux de plomb de 12 centimètres de diamèire.

«Le robinet à air qui est de l'invention de M. de Hemptinne mérite une grande attention. Ce robinet, qui tient parfaitement le vide, se compose de deux rondelles de bronze exactement dressées qui tournent l'une sur l'aulre. l'.Wes sont percées de deux trous ronds de 42 millimètres de diumètre ; lorsque l'on veut ouvrir le robinet, c'esl-à-dire faire correspondre les deux trous, on fait tourner la menotte de cuivre qui est creuse. »