TRAVAUX DE CHIMIE MINÉRALE

Notes sur la fabrication de l’acide sulfurique.

Travaux exécutés au laboratoire de la Manufacture de produits chimiques de la Compagnie de Saint-Gobain, à Cliauny.

Ces travaux, à cause de leur utilité et de leur application à la fabrication, n’ont pas été livrés à la publicité ; ils ont été néanmoins imprimés et forment une série de Notes classées, datées, qui permettent de justifier les époques auxquelles ces travaux ont été faits ;

1° Sur les quantités de gaz nitreux existant dans les chambres de plomb. Dosage de ces composés.

; dans l’acide sulfurique sortant des cascades

2” Dosage de l’acide nitreux des chambres de plomb.

3“ Dosage de l’acide nitrique existant dans les résidus de la fabrication de la nitrobenzinc.

4» Quantité de bioxyde d'azote pouvant exister dans les gaz à la sortie des chambres de plomb.

5° Dosage des composés nitreux dans l’acide sulfurique à 5o“.

Je cite ces travaux pour mémoire et sans y attacher la moindre importance dans le cas particulier qui me préoccupe, c’est-à-dire/aire valoir des litres pour occuper une chaire de Chimie appliquée, relative à laVerrerie, la Céramique, les Ciments.

Même si j’étais un maître en Chimie, ayant fait et publié des travaux importants en Chimie organique, voire même en Chimie minérale, j’estime qu’il ne devrait en être question ici que d’une façon incidente ; l’énoncé sur lequel il y a lieu de s’étendre, c’est ce qui a trait à la Verrerie et à la Céramique, c’est-à-dire qu’il s’agit de démontrer la compétence du futur professeur pour ce dont il aura à s’occuper, pour ce qu’il devra énoncer et rendre . clair et utile à son auditoire.

A côté de cela, il est utile de montrer que le candidat n’est pas seulement

(i“ Emploi d’un nouveau réducteur du sulfate de soude {marc de soude ou sulfure de calcium)

2(Na0.S0*) -t- CaO.CO’H- aSiO’-l- CaS = (NaO.CaO)SiO>-l- CO’-t- (SO’)’.

7° Des colorations que prend le verre par son exposition aux rayons solaires, moyen d’atténuer cette action par l’oxyde de cobalt, ce qui du reste a été cité par M. de Luynes, dans son Rapport sur la Verrerie à l’Exposition de 1878 {voir ce Rapport p. 9).

Mes travaux sur le rôle de l’alumine dans le verre, puis sur l’action des oxydes de fer, de manganèse, l’acide arsénieux, ont été également cités dans ce même Rapport (p. 8, 9, 10).

Ma correspondance particulière avec M. de Luynes est probante.

8° J’ai commencé avec MM. Frémy et Feil, en 1875, les essais de production des rubis artificiels, puis fait des essais plus en grand à la glaceric de Saint-Gobain.

^eir à ce sujet la Communication faite par MM. Frémy et Feil à

l’Académie des Sciences, t. LXXXV, séance du 3 décembre 1877 (p. 2 en tiré à part de la Communication).

Ces essais ont été continués par MM. Frémy et Verneuil, essais qui ont abouti à la fabrication du rubis artificiel. M. Verneuil a du reste fait à ce sujet, et dernièrement, une Communication à l’Académie.

Séance du 21 mars 1890 à la Société des Ingénieurs civils de France. Communication do MM. L. Appert et J. Henrivaux, faite par M. Léon Appert, « Sur les défauts du verre et les moyens de les reconnaître ».

Ces défauts, qui se produisent dans le verre au moment où il est fabrique et mis en œuvre, sont de deux natures ; 1“ Los bouillons, les points, les crachats; 2“ les pierres grains ovl granulations, \c% larmes ou schlagues.

Ces défauts, si graves au point de vue de la qualité du verre, et même de sa solidité, à cause, dans certains cas, d’un ctoilage toujours possible, devaient être connus quant à leur origine, mais il était intéressant d’en connaître exactement la nature.

C’est alors que nous eûmes l’idée de recourir à l’étude de ces défauts en les amenant à l’état de plaques minces, examinées ensuite au microscope par la méthode de Fouqué. Les résultats de cette étude sont assez précis pour qu’on puisse répondre rapidement aux questions relatives aux défauts de cette catégorie ; ces impuretés sont constituées par du quartz, de la wollastonite, des feldspaths, soitdel’.oligoclase, soit du labrador, on encore du pyroxène magnésien,'de la mélilite, etc.

Des études semblables, poursuivies au point de vue de l’important phénomène de la déoitrificalion, ont montré la généralisation des formations précédentes, par l’isolement, dans la pâte vitreuse, des silicates définis que

10° Note sur les dévitrificalions des verres ordinaires du commerce (en commun avec M. Léon Appert) {Comptes rendus de, l’Académie du 25 novembre 1889).

C’est dans le but de compléter les résultats précédents que nous avons soumis à cette date au jugement de l’Académie l’étude de la dévitrification des verres les plus communs tels que les verres à bouteilles, à vitres, etc.

Pour le verre essentiellement sodique et calcique nous montrons que c’est la -wollastonite qui domine; est-il à la fois magnésien et ferrugineux, c’est le pyroxène qui domine; enfin, le verre alumineux en présence des bases précitées produit surtout la mélilite ou des feldspaths.

D’après la composition chimique d’un verre il est donc possible de prévoir la nature des cristaux qui peuvent l’opacifier.

II» Recherches sur la dévilrifieaüon {Moniteur scientifique, décembre 1890). Je démontre dans cette Note qu’au point de vue de la dévitrlfication les verres sodico-calciques les plus stables sont ceux qui répondent à la composition NaO.SiO’ -H i,55 CaO.SiO’, et dont la composition, centésimale répond à ;

Au contraire, un verre très facilement dévitrifiable répond à la formule SiO’NaO-t- 4 . 78 SiO“, i.jSCaO qui a pour composition centésimale ;

Bien que la dose de chaux soit moins grande dans ce verre que dans le précédent.

Ceci démontre que la dévitrification d’un verre n’est pas due uniquement à un excès de chaux mais est fonction d’un rapport existant entre le silicate de soude simple NaO.SiO* et le silicate de chaux zh acide qui constitue le corps à dissoudre dans le silicate de soude; je démontre que ce rapport est de o, .jo dans un verre stable.

J’indique en outre que ces faits simples, lorsqu’il s’agit de verres composés uniquement de soude et de chaux, se compliquent beaucoup par la présence de bases multiples et démontre le rôle important que joue la magnésie qui permet d’obtenir un verre présentant les qualités de blancheur et d’inaltérabilité désirables tout en étant plus susceptibles à la dévitrification.

12“ Action dissolvante de l’eau{Monitcur scientifique, décembre j 8;io). — Il était intéressant de rechercher si la silice et la soude enlevées au verre porpliyrisé par l’action de l’eau bouillante représentaient un corps de composition définie et dans ce but le verre était mis en digestion dans l’eau à la température de loo». On a trouvé, dans ces conditions, que des verres très stables II l’action des agents extérieurs sont profondément décomposés par l’eau, avec mise en liberté d’un silicate de soude dont la composition est très voisine de Sf^aO.SiO*.

tS" Du rôle de l'acide arsénieux dans la fabrication du vcitc. — Jusqu’ici on attribuait à l’acide arsénieux la propriété de « blanchir le Yerre », de le décolorer, se basant sur ce fait que les sels de fer au maximum d’oxydation ne donnent pas au verre l’intensité de coloration que lui communiquent les sels de protoxyde.

L’acide arsénieux («/-sente) jouait dans ce cas le rôle d’oxydant, ce qui expliquait son pouvoir, décolorant.

Une autre propriété de l’acide arsénieux, basée sur sa volatilité, était l’impulsion donnée au dégagement des bulles de gaz disséminées dans la masse de verre et s’en dégageant au moment de l’aflinage. L’acide arsénieux, en se volatilisant, favorisait, augmentait le travail du verre et agissait la mécaniquement, entraînant dans sa fuite les gaz en suspension dans le verre, gaz qui forment, en grande partie, le point du verre.

J’ai toujours été d’avis qu’aucune de ces hypothèses n’est fondée et j'en ai acquis la certitude par une expérience prolongée.

L’acide arsénieux est sans influence sur la décoloration (oxydation) du verre dans la proportion de i'‘sà a'*», employée habituellement pour ioo'‘8de sulfate. Employé dans une forte proportion, l’acide arsénieux rend le verre

L’acide arsénieux est sans influence sur l’affinage et par là même sur la qualité du verre, par la bonne raison qu’au moment où le verre est simplement éclairci, c’est-à-dire quand l’affinage n’est pas commencé, il n’en reste plus trace, alors mémo qu’on a augmenté la proportion d’acide arsénieux dans le rapport de i à 20, 1 étant la proportion habituellement employée.

Cette suppression est donc une amélioration au point de vue de l’hygiène, les ouvriers n’ayant plus à manipuler cette substance dangereuse qui, ajoutée aux autres produits vitrifiables, est ensuite rejetée dans l’atmosphère.

De cette suppression résulte une économie pour le fabricant.

Cette Note a été citée par M. de Luynes dans son Rapport sur la Verrerie à l’Exposition de 1889, pages 8, 9, 10.

16“ De l’emploi des fondants, verre blanc opaque à la cryolithe. — 3NaFl, ALFP -i- SSiO” = 2SiFP -1- 3NaO, APO% SiOL

17“ Verres marbrés bleu et blanc, — rouge et vert, — verre vert au chrome (bichromate de potasse et oxyde noir de cuivre).

18" Éludes sur les colorations des verres, râle de l’alumine, etc. — Frappé des différences de coloration entre les verres de même composition.

plètement jaune sale.

Quand un verre eontient une assez forte proportion d’alumine, il faut augmenter notablement le colorant et la dose de nitrate de soude, c’ost-

, « De récentes expériences m’ont amené à constater d’autres propriétés » communiquées au verre par l’alumine ;

» Si l’on emploie d U sable contenant d’assez fortes proportions d’alumine, » ou bien si, opérant synthétiquement, on ajoute au verre une quantité dé- » terminée d’alumine, on constate que le verre ainsi obtenu se travaille » plus facilement, est plus stable, reste plus longtemps à une température » telle que sa malléabilité varie moins; il reste plus plastique.

» Une autre Note, remise aux membres du Jury de la Verrerie en 1889,

» explique d’autres phénomènes. »

19° Les projecteurs électriques (paru dans la Reéue scientifique, 19 mai 1894). — Importance de ces projecteurs; leur utilité, leur nombre, leur répartition. Historique des phares, des projecteurs. Miroirs paraboliques Breguet, miroirs sphériques Mangin-Sautter; avantages, inconvénients des deux systèmes, les applications utiles des doux genres de miroirs.

20“ Nous avons étudié ensuite, et tiré des conclusions et des applications intéressantes, sur le rôle de l’alumine des creusets. Los creusets sont employés en Verrerie pour contenir dans les fours les matières vitriliables; c’est dans les creusets que les matières vitrifiables entrent en fusion, en quasi-ébullition, passant de l’état solide à l’état pâteux, puis à l’état liquide.

Le creuset a une influence considérable sur le prix de revient du verre et du cristal, sur leur qualité.

Sans bous creusets, résistant à une température élevée, on ne peut faire le verre pratiquement.

Si le creuset ne résiste pas, le verre s’écoule dans le four, d’où une perte considérable et impuissance du fabricant.

Si le creuset n’est pas de qualité convenable, c’est-à-dire si les argiles dont il est formé ne répondent pas à ce qu’est en droit d’en attendre le fabricant, le verrier, le creuset même en restant entier, et continuant à contenir la matière en fusion, donnera du verre de mauvaise qualité. Cela, à cause de son épaisseur, de sa hauteur, de sa capacité, de la composition chimique des argiles dont il est formé.

Il faut donc analyser ces argiles, chimiquement et mécaniquement, ensuite opérer par synthèse pour mélanger les terres d’après leurs compositions centésimales.

Puis, ensuite, préparer ces terres au point de vue de leur plasticité, de la dessiccation du creuset formé.

Cette dessiccation doit être assez lente, méthodique; elle exige des soins constants, un aménagement spécial. Grâce à toutes les études faites, aux précautions prises, on a obtenu dos améliorations qui constituent un réel progrès, auquel nous avons largement contribué.

Au fur et à mesure de ces essais, nous avons fait imprimer des Notes, que nous avons là sous les yeux, et nous pouvons prouver notre affirmation.

Cependant, retenu par une discrétion professionnelle, que comprendront MM. les Membres du Jury ou MM. les Professeurs ayant voix élective.

nous ne pouvons imprimer toutes ces études, même en songeant que n affirmation seule peut n’être pas prise en considération.

Le Rapporteur du Jury de la Verrerie, à l’Exposition de 1900, a été __ élogieux en ce qui me concerne, et comme j’étais jugé par des confrèr par des personnes compétentes, dont l’appréciation s’est traduite par Grand Prix de collaborateur, le seul décerné dans la classe de la Verrer Je manquerais de gratitude envers ces juges si je ne le rappelais ici.