CHAPITRE V

TRANSFOnUATlON DU SL'LFATE DE SOUDE EiN CABllONATl-'. — PROCiIdÉ DK LEBLANC— DESCUIPTION DES FOUUS A SOUDE.

— i.r.s Founs a soude de uauskille, d'anglltei'.ue ET d'ai.i.emagm:.

Le sulfate de soude olitenu par les opérations que nous venons de décrire, est destiné à être transformé en carbonate de soude au moyen de la craie et du charbon, à la chaleur rouge. Arrivons à cette partie essentielle de la fabrication.

Nicolas Leblanc avait commencé par préparer le sulfate de soude, en décomposant le sel marin par l'acide sulfurique, dans une chaudière de plomb de 25 centimètres de profondeur, 2 mètres 33 centimètres de longueur et 1 mètre 60 de largeur, qui était chauffée par un four disposé par-dessous.

L'acide chlorhydrique résultant de la réaction était entraîné avec les gaz provenant de la combustion du charbon, dans une haute cheminée, qui le disséminait dans l'atmosphère. Leblanc faisait quehiuefois absorber l'acide chlorhydrique par des vapeurs ammoniacales provenant do matières animales qu'il distillait dans des cylindres en fonte. 11 obtenait ainsi du sel arnrnoniac, qui trouvait son emploi dans l'industrie. Cependant on ne pouvait achever la décomposition du sel par l'acide sulfurique dans la chaudière de plomb. Lorsque le mélange était devenu pâteux, on le retirait au dehors, sur des dalles en pierre siliceuse. Dans cette manipulation, il se dégageait des torrents de gaz et de vapeurs acides, qui étaient dangereux jiour les ouvriers et insalubres pour le voisinage. La matière se prenait en masse. Après le refroidissement, on la concassait à coups de merlin,et on introduisait les fragments dans un nouveau four à réverbère, construit entièrement en briques, et dans lequel la décomposition s'a-

chevait à une plus haute température, et donnait uniquement du sulfate de soude.

Pour transformer ensuite ce sulfate de soude en carbonate, Leblanc eut l'idée, — et ce fut là, comme nous l'avons raconte, sa découverte fondamentale, — d'ajouter de la a-aie (carbonate de chaux) au mélange de sulfate de soude et de charbon, et de calciner le tout dans un four.

Leblanc avait eu non-seulement à déterminer les agents chimiques convenables pourla décomposition du sulfate de soude par la craie, mais encore les doses utiles pour la plus facile et la plus complète réaction. Et c'est encore pour nous un sujet d'étonnement et d'admiration, que la précision avec laquelle Leblanc sut reconnaître et fixer les doses de ce mélange, doses que la pratique n'a pu que justifier de nos jours.

Voici, en effet, les proportions indiquées par Nicolas Leblanc et celles qu'on suit aujourd'hui :

Sulfate desoLule

Carbonate de chaux. .

Charbon

bOSAGE

ne I.KllLAXC DOSAGE ACTUEL

iOOO 2000

iOOO 20f;0

5o0 lOtO

Aujourd'hui, dans les fabriques de Marseille et dans celles de l'Angleterre, le sulfate de soude mélangé de charbon et de craie, est calciné dans un four à réverbère de forme elliptique, dont la suie, c'est-à-dire le fond, construite en briques réfractaires, présente une grande surface.

Arrêtons-nous un moment sur cette forme elliptique du four à soude, car cette forme a son importance.

Les fours dans lesquels Nicolas Leblanc calcinait le sulfate de soude, étaient rectangulaires, ce qui avait pour résultat de ne pas répartir dans tout le four une chaleur uniforme. Aux arêtes, la chaleur n'était pas assez forte pour achever la décomposition. Aussi la soude que Nicolas Leblanc fabriqua pour la première fois, fut-elle rc-

LES SOUDES ET LES POTASSES.

fusée par le comtncrcc, parce qu'elle exhalait une odeur de souffre. C'est Darcel qui jiorfcclionna le four de Nicolas Lt'l>laiic, en lui donnant une forme ellipli(iue allongée, la seule qui permette de distribuer la chaleur d'une manière uniforme, et de produire la décomposition complète du sulfate de soude.

C'est là, d'ailleurs, la seule modification sérieuse qui ait été apportée au procédé de Nicolas Leblanc.

Dans un four elliptique construit en briques on introduit un mélange de sulfate de soude sec, une même quantité de craie desséchée, avec environ la moitié de charbon de terre réduit en escarbilles et en poussier. On chauffe le four, et lorsque les matières conunencent à entrer en fusion, on a soin de les mélanger, à l'aide de railles et de ratissoircs, afin que les parties liquéfiées absorbent celles qui sont encore pulvérulentes. .AiU bout de peu de temps, toute la masse est devenue pâteuse, et fond presque en entier. 11 se dégage des bulles de gaz, qui s'enflamment à la surface, c'està-dire au contact de l'air, en donnant l'apparence d'une sorte de feu d'artifice. Cette flamme provient de la combustion du gaz oxyde de carbone qui s'est formé pendant la réaction. C'est le moment oîi il faut brasser avec le plus de force, pour consumer le gaz oxyde de carbone et hâter le dégagement de ce gaz.

L'ouvrier brasse donc vigoureusement le mélange jusqu'à cessation du dégagement gazeux. Bientôt les jets de flamme disparaissent, et la pâte devient plus fluide.

C'est le moment de procéder à l'examen de la consistance du produit. Pour cela, on plonge dans la masse un ringard. Si la croûte que cette tige de fer rapporte, a, quand elle est refroidie, l'aspect d'un grain bien uni, on juge que l'opération tire à sa fin, et on retire du four le carbonate de soude formé, car si on le laissait plus longtemps, l'al-

cali reperdrait une partie du gaz acide carbonique qu'il a emprunté à la craie.

C'est lorsqu'on arrive an dernier terme de l'opération, qu'il est important de bien surveiller le feu. Trop de chaleur ferait fritler la craie par l'alcali ; trop peu de feu laisserait durcir la matière, et mettrait presque dans l'impossibilité de la retirer du four.

Pour retirer la soude, on emploie des ratissoircs qui l'entraînent vers les portes du four, et la font tomber sur une caisse carrée, en forte tôle, placée sur une plaque de fonte.

Au moment on on la retire, la soude se présente sous la forme d'une pâte molle, terreuse et embrasée.

Lorsque la caisse est remplie de soude brûlante, on la place sur des rails, et on la transporte sous des hangars, pour l'y laisser refroidir. Elle durcit très-rapidement. Alors on enlève im des côtés de la caisse, et au moyen d'un levier on fait tomber le bloc de soude, qu'on brise en plusieurs morceaux, quand il est refroidi.

Pendant que des ouvriers ont poussé les caisses de sonde sous les hangars, on a chargé de nouveau le four, pour une nouvelle opération, et le travail continue ainsi jour et nuit sans interrnption, avec de nouvelles équipes d'ouvriers (|ui se relayent.

On fait en 24 heures 0 opérations, qui donnent chacune de 1 ,.500 à 1 ,000 kilogrammes de soude brute, marquant .T8 degrés alcalimétriques.

La soude artificielle obtenue par le procédé de Leblanc, que nous venons de décrire, ressemble entièrement à la soude végétale brute: elle est d'ua gris bleuâtre, et forme ordinairement des masses fondues et compactes. On préfère celle qui est un peu poreuse et peu agrégée, parce qu'on parvient plus facilement à la priver des sels sohibles qu'elle renferme.

La figure 332 représente le four à soude

Fig. 3-32. — Four en usage K Marseille pour la transformation du sulfate de soude en carbonate de soude.

employé à Marseille. F, est le foyer ; C, le cendrier; J, la porte qui sert à introduire le ringard ou râble, destiné à brasser le mélange. La même porte sert à retirer la soude à la fin de l'opération ; E est le tuyau de la cheminée.

Sur la partie suju'rioure du tour, est mé-

nagée une cavité N, N, destinée à recevoir le mélange de charbon, de sulfate de soude et de craie, pour le bien dessécher avant de l'introduire dans le four.

Les portes H, H' servent à faire tomber le mélange desséché sur la sole du four, L ; M est le rallie, ou l'iininense tige de fer qui

Four à soude allemand.

sert à brasser le mélange pendant l'opération, j gleterre, sont disposés exactement comme .Nous ajouterons que les fours a soude en ceux de Marseille que nous venons de déusage dans les si nombreuses fabriques d'An- crire et de représenter.

LES SOUDES ET LES POTASSES.

Fig. 334. — Appareil pour le lessivaga métliodique de la soudu bruie.

A. Réservoir d'eau. — B, C, D, K,F. Paniers contenant la soude brute soumise au lessivage inC-tliodifiue. fi Bassin de n'iios. — H, I, J, K, L. Chaudières évaporatoires. — M. Foyer.

En Allemagne, les dispositions sont quelque peu différentes.

La figure 333 représente le four à sonde allemand. On voit en A le fojer, en B la sole du four contenant le mélange qui doit être décomposé par le feu; C, C, sont deux portes servant à introduire le mélange et à retirer le produit après l'opération. Par les mêmes portes on fait passer les ringards destinés à brasser le mélange pendant la réaction; I, est la caisse de fer qui reçoit la soude brûlante quand on la retire du four. Celte caisse est placée sur les rails du chemin de fer de l'usine.

lui Angleterre, on ajoute beaucoup d'importance à préparer la réaction chimique «nlre la craie et le sel marin, en chauffant assez fortement le mélange dans l'étage supé-

rieur que l'on voit représenté par l'espace MM, dans la figure 332. L'exposition du mélange à la chaleur du four ne dure pas plus d'une demi-licure. On ne met en opération que 330 kilogrammes environ de mélange à la fois, au lieu de la quantité énorme de 1,500 à3, 500 kilogrammes que l'on emploie d'un seul coup en Allemagne et en France, de sorte que le travail préalable dans l'étage supérieur est facile.

A Glasgow, dans la fabrique de Tennant, on décompose chaque semaine 500 tonnes (500,000 kilogrammes) de sel marin par ce procédé.

En Allemagne, on se passe de tout travail préparatoire. Aussi les fours sont-ils beaucoup plus grands. On introduit le mélange dans le four déjà fortement clianffé et on l'y

laisse jusqu'à ce qu'il forme unemassedemifondue par la chaleur. On le brasse continuellement jusqu'au moment où l'on retire la matière du four.

Il est difficile do savoir si le procédé anglais, c'est-à-dire le partage du travail en deux périodes, est supérieur au système suivi sur le continent. D'après les recherches d'un chimiste anglais, M. Wright, faites en 1867, il y aurait dans les fabriques anglaises une perte de 20 p. 100 de sodium par la volatilisation du métal.

La réaction chimique en vertu de laquelle le carbonate de soude prend naissance dans les opérations qui viennent d'être décrites, a besoin, pour être comprise, d'être analysée avec soin.

Si l'on se bornait à fondre ensemble un mélange de sulfate de soude et de carbonate de chaux, il y aurait sans doute double décomposition : il se formerait, à la chaleur rouge, du sulfate de chaux et du carbonate de soude. Mais lorsque ensuite on reprendrait par l'eau le produit de cette réaction, il arriverait que la plus grande partie du carbonate de soude repasserait à l'état de sulfate de soude. L'eau détruirait ce qui se serait produit à la chaleur rouge. Cela tient à ce que le sulfate de chaux, qui est un peu soluble dans l'eau, décomposerait le carbonate de soude et formerait du carbonate de chaux, qui est plus insoluble dans l'eau que le sulfate de chaux. Mais si — comme le fit Nicolas Leblanc — on ajoute du charbon au mélange de sulfate de soude et de carbonate de chaux, le sulfate de chaux résultant de la réaction des deux sels à la chaleur rouge, est transformé par le charbon en cxi/sidfure, avec dégagement d'acide carbonique et d'oxyde de carbone. Or l'oxysulfure de calcium (2CaS, CaO) est insoluble dans l'eau. On peut donc, une fois la réaction faite dans le creuset, séparer de l'oxysulfure de calcium le carbonate de soude au moven de l'eau

froide qui dissout ce dernier sel, sans s'exposer à voir se produire la réaction inverse.

Tout n'est donc pas terminé quand on a calciné le mélange de sulfate de soude, de craie et de charbon dans le four, et qu'on a extrait de ce four le produit salin provenant de la réaction. Il faut traiter cette matière par l'eau froide, qui ne touche pas à l'oxysulfure de calcium, et qui dissout le carbonate de soude. Il faut ensuite évaporer la dissolution de carbonate de soude, et obtenir le sel cristallisé, qui constitue la soude factice commerciale. C'est cette nouvelle série d'opérations que nous avons à décrire.