APPLICATION DES ALCALIS
Il est bon de faire observer que, durant l’évaporation de la préparante et de la réduisante , on laisse constamment tomber un filet de lessive dans la première, et que lorsqu’on a évacué la lessive concentrée de la seconde, on la remplit avec celle de la préparante, qui doit être un peu plus grande que la réduisante, de manière qu’il n’y a que la première que l’on remplit de lessive froide, qui y subit un commencement de réduction, laquelle se termine dans l’autre. C’est de la nature de leur travail que proviennent leurs dénominations.
5° Comme nous avons fait connaître que lorsqu’on fabriquait le verre avec les sous-carbonates, il y avait un boursoufflement considérable produit par le dégagement de l’acide carbonique; pour y obvier eu grande partie, nous conseillons d’ajouter, à la soude brute pulvérisée, environ quatre centièmes de chaux vive en poudre, laquelle enlève l’acide carbonique au sous-carbonate de soude, et évite la calcination de ce sel pour le dépouiller de cet acide.
6,J On ne doit point employer des chaudières de fonte pour l’évaporation des lessives, à cause qu’elles attaquent le fer, et qu’elles entraîneraient l’oxyde formé qui colorerait les verres.
7° Par l’évaporation, une grande partie du chlorure de sodium {hydrochlorate de soude) s’en sépare par la cristallisation, mais il y reste un peu de sulfate de soude, qui, bien constaté par l’analyse chimique, peut être décomposé par suffisante quantité de chaux et de charbon.
8° Dans les verreries, avant d’employer le sous-carbonate de soude, on en dégage une grande partie de l’acide carbonique en calcinant ce sel, eu l’étendant sur l’aire d’un fourneau de réverbère chauffé au rouge brun et le remuant souvent, jusqu’à ce qu’il soit sec et d’un beau blanc. Si cette calcination n’avait pour but, comme le croit M. Bastenaire, que de dépouiller le sous-carbonate de soude de son acide carbonique, la lessivation de la soude avec l’addition de la chaux y obvierait aisément; mais par la calcination on enlève à ce sel son eau de cristallisation, ce qui fait que les fabricants savent plus au juste la quantité qu’ils en emploient. Outre cela, ce sel calciné, ainsi que les substances salines qu’il peut contenir, éprouvent par celte même calcination des effets qui ne sont encore constatés que par l’expérience, sans avoir encore été éclaircis par la théorie, ainsi qu’on va le voir.
9ü Lorsqu’on emploie des sels de soude non calcinés, tes verres que l’on obtient, au lieu d’avoir la blancheur et l’éclat
102 PREMIÈRE PAUTIE.
de ceux qui sont fabriqués avec le sous-carbonate de soude calciné, ont une teinte jaunâtre que l’oxyde de manganèse ne saurait faire disparaître sans l’addition d’un peu d’oxyde de cobalt. Quoiqu’il en soit de l’effet produit par la calcination sur le sel de soude, il n’en est pas moins vrai que le verre fabriqué avec ce sel ainsi préparé, est très-beau, et imite très-bien le cristal de roche.
10° Certains verriers, soutenant que les soudes contiennent du fer, dont on ne les débarrasse que par la calcination, et voulant éviter cette opération, emploient la potasse. Une telle opinion est erronée ; nous nous sommes convaincus par l’analyse que les sels de soude bien préparés ne contiennent pas un atome de ce métal. D’ailleurs, la potasse est bien plus chère, et comme on la calcine le plus souvent dans des vases de fer, elle est bien plus susceptible de retenir cet oxyde métallique que la soude, surtout celle qui est produite dans nos fabriques parla décomposition du sel marin.
11° 100 parties de cristaux de sous-carbonate de soude,
dit M. Bastenaire, contiennent
Parties de soude pure . 20
Acide carbonique.. . . 16
Eau de cristallisation . 64
De même, ajoute-t-il, que 100 parties de sous-carbonate de soude privé d’eau de cristallisation, contiennent
Soude . 55
Acide carbonique . 45
J’ignore où ce manufacturier a pris ces analyses, qui ne sont pas du tout d’accord avec celles de nos meilleurs chimistes : en effet, M. Berard n’y avait reconnu que 62,69 pour 100 d’eau de cristallisation, et M. Thénard ayant trouvé que le sous-carbonate de soude anhydre ou bien privé d’eau était composé de
Soude . 141.587
Acide carbonique . 100
en résulte que M. Bastenaire s’est grandement trompé dans les proportions qu’il a indiquées, puisque 100 parties de sous-carbonate de soude privé d’eau contiennent
Soude . 59.27
Acide carbonique . 40.73
D’après l’analyse de M. Thénard, 100 parties de cristaux
FABRICATION DES SOUDES.1
de sous-carbonate de soude, contiennent 02,69 d’eau de cristallisation; il en résulte qu’il n’y a véritablementdans ces 100 parties que 37 parties 31 de sel anhydre; or, d’après l’analyse de M. Thénard, ces 37,31 sont composées de
Soude . 22.17
Acide . 15.14
Suivant ces analyses, dont nous croyons pouvoir garantir l’exactitude, les 100 parties de sous-carbonate de soude cristallisé contiennent environ 22,17 d’alcali pur, au lieu de 20 indiquées par M. Bastenaire.
Nous devons faire observer que, quel que soit le degré de calcination qu’on fasse éprouver à la potasse ou à la soude, on ne parvient jamais à les dépouiller de tout leur acide carbonique, et que l’on s’expose à en vitrifier une partie, si elle contient un peu de silice, d’alumine ou de chaux. Nous ajoutons que le sous - carbonate de potasse retient plus d’acide carbonique que celui de soude.
12° Quant à l’union de la silice avec ces deux alcalis, elle est aussi prompte avec la potasse qu’avec la soude, c’est-àdire que la fusion et la vitrification auront lieu à la même température et dans le même laps de temps, à moins que la potasse fût trop chargée d’acide carbonique.
Des produits de la fabrication des soudes artificielles.
La question de la nature et des qualités des alcalis étant , ainsi qu’on l’a vu, d’une très-haute importance pour le verrier, et l’emploi des soudes artificielles ayant presque partout aujourd’hui remplacé les autres alcalis, nous croyons devoir présenter ici un extrait d’un mémoire très-instructif de M. J. Brown , inséré dans le tome XI du Technologiste , p. 121, sur les produits qu’on obtient dans les diverses opérations de la fabrication de la soude artificielle en Angleterre.
Tout le monde connaît , dit M. Brown , le procédé inventé en 1784 par Leblanc et Dizé pour la fabrication de la soude artificielle. Ce procédé étant encore celui qui est le plus employé dans la préparation de ce produit chimique, nous allons examiner les réactions auxquelles il donne lieu avec les matériaux dont on fait usage en Angleterre et les produits qu’on en obtient.
1° Occupons-nous d’abord de la décoxiposition du sel marin par l’acide sulfurique et de la production du sulfate de soude et de l’acide chlorhydrique.
Le sel dont on fait usage à Giascow pour la fabrication de la soude factice, provient des sources salées qui existent en abondance dans le Cheshire dans le nouveau et le vieux grès rouge. La solution salée est évaporée jusqu’à ce qu’elle atteigne une certaine force, point où tous les sels se précipitent, puis on la filtre alors à travers des claies ou paniers en osier et on l’évapore. Les eaux-mères servent à la fabrication de sels de magnésie. Le sel ainsi obtenu contient de nombreuses impuretés , dont les principales sont : la chaux , l’acide sulfurique et la magnésie. Trois analyses de ce sel ont donné, en moyenne, les résultats contenus dans le tableau suivant :
Magné¬
sie.
Chaux.
Acide
sulfurique.
Chloride de sodium..
— de potassium. . .
— de magnésium..
Sulfate de chaux. . ..
— de magnésie.. ..
Carbonate de chaux.
Eau .
traces.
On introduit à peu près 3 quintaux métriques de ce sel dans un pot en fer, et on fait arriver dessus , au moyen d’un siphon , environ 2,75 quintaux d’acide sulfurique du poids spécifique de 1,750. Une violente réaction a lieu immédiatement et une immense quantité d’acide chlorhydrique.se dégage et s’échappe par une cheminée, ou bien est reçue dans de grands cylindres verticaux renfermant une colonne de coke en morceaux qui retiennent le gaz jusqu’à ce qu’il y ait une quantité considérable ainsi recueillie; alors on fait couler à travers le coke des filets d’eau qui absorbent tout le gaz. Au bout de deux heures toute évolution de gaz a cessé, et le sulfate qui est à l’état demi-fluide est transporté dans une chambre ou il est chauffé fortement pour en chasser tout l’acide. L’opération entière dure à peu près quatre, heures. Les matières étrangères contenues dans le sulfate de soude
fabrication des soudes. 105
brute ainsi obtenu sont :1e sable, le peroxyde de fer, la magnésie et le sel non décomposé. En analysant le sulfate brut, on a trouvé qu’il avait la composition suivante :
Sulfate de soude . 962 170
Sulfate de chaux . 9.731
Sulfate de magnésie . 2.893
Chloride de sodium . 10.956
Peroxyde de fer . 2.300
Sable . 5.100
Acide libre . 8.850
2° La seconde partie du procédé est, comme on sait, la conversion du sulfate en carbonate de soude brut. Voici les proportions des ingrédients généralement employés dans cette conversion :
Sulfate de soude. .
Calcaire en poudre.
Menu de houille . .
kjl.
pour cent, kil.
quantité théorique, kil.
Ces ingrédients , après avoir été intimement mélangés, sont introduits dans un four à réverbère où on les chauffe fortement. La masse se ramollit bientôt, et il faut avoir soin de la brasser fréquemment afin d’exposer de nouvelles surfaces à la chaleur. Lorsqu’elle acquiert la consistance de la pâte à faire le pain, l’action chimique commencent des jets d’oxyde de carbone enflammés ne tardent pas à s’en échapper. L’évolution du gaz devient bientôt très-rapide au point que la masse entière paraît être à l’état d’ébullition. Lorsque celleci s’apaise, l’opération est terminée et la masse fondue est tirée hors du four, et on la laisse se prendre en masse. Ce gâteau ainsi obtenu est le carbonate de soude brut.
En procédant à l’analyse de la soude brute obtenue comme on vient de l’expliquer, analyse dont nous ne reproduirons pas ici les détails , on a trouvé que ce carbonate avait la composition indiquée dans le tableau qui suit :
Soude
Chaux
Acide
car¬
bonique.
Soufre
Carbonate de soude.
Soude caustique.. ..
Aluminate de soude.
Sulfate de soude. . . .
Chloride de sodium.
Sulfure de sodium..
Outremer artificiel..
3CaS-j-CaO....
Chaux caustique. . . .
Sable. . . .
Sulfure de fer. .....
Silicate de magnésie
Carbone. ....... .
Eau (hygroscopique)
3° Passons à la troisième division de l’opération . c’est-àdire à la fabrication du sel de soude avec la soude brute.
Le premier point est d’extraire toutes les matières solubles dans la soude brute ; on y parvient par une digestion dans l’eau chaude. Les vases dont on fait usage pour cet objet sont de grandes bassines carrées en fer qui , en général , fonctionnent au nombre de cinq ou six à la fois. Ces bassines sont disposées par gradins de manière à former une batterie où l’eau entre dans la première et en sort à l’état bien saturé par la sixième. En abandonnant celte dernière, la liqueur coule dans un très-grand vaisseau en fer où on la laisse déposer; les matières insolubles qui se déposent restent dans ce vaisseau et sont, faute d’usage, jetées dansles environs où elles sont une source d’incommodités à cause de l’hydrogène sulfuré qu’elles dégagent. On a fait de nombreuses tentatives pour extraire le soufre qu’elles renferment , mais sans succès. L’analyse de ces résidus, au montent où on les a recueillis, a donné les résultats suivants ;
PABtUCATlOFT DIS SOUDES^
Chaux.
Soufre
Acide
carbo¬
nique.
traces.
“/Carbonate de chaux.
~ 5CflS, CaO .
•3 'Carbone .
Silicate de magnésie.
Sable.. . .
Peroxyde de fer. . . .
. Sulfate de chaux. .. .
J IHyposulfite de chaux ^Bisulfure de calcium.
“ Sulfure de calcium.., J iHydrate de chaux. . . , 0 1 Carbonate de soude..
^ Eau (hygrométrique)
à° Donnons maintenant les résultats de l’analyse du sel obtenu par l’évaporation dans des bassines en fer provenant des lavages de la soude brute ou du sel de soude. Cette liqueur, qui parait contenir du carbonate de soude, de la soudecaustique, du chloride de sodium avec un peu d’aluminale de soude, est décomposée promptement; par l’action de l’atmosphère il se forme du carbonate de soude tandis qu’il se précipite de l’alumine. Evaporé presque à siccité, le résidu se composait des éléments ci-après :
Carbonate de soude. . , .
Hydrate de soude .
Sulfate de soude .
Sulfite de soude . .
Hyposulfite de soude. . . ,
. traces.
traces.
Sulfure de sodium. . . .
Chloride de sodium. . . .
Aluminate de soude. . . .
Silicate de soude. ....
Matière insoluble .
ÎOS PREMIÈRE PARTIE.
Ce sel est alors introduit dans un four à reverbère ou à carbonater, où on le chauffe fortement. Dans cette opération, le sulfure de sodium se convertit en sulfate de soude et une portion de l’hydrate de soude en carbonate. Enlevé du four, ce sel est prêt à être expédié. À Newcastle et dans quelques autres localités, on le dissout et le carbonate de nouveau ; et ainsi fabriqué, il renferme de la soude caustique.
Le sel de soude préparé renferme de £18 à 53 pour 100 d’alcali utile , c’est-à-dire d’alcali combiné avec l’acide carbonique et l’eau, et il a fourni à l’analyse:
Carbonate de soude. .
Hydrate de soude. . .
Sulfate de soude. . .
Chloride de sodium. .
Suliîte de soude. . . .
Aluminate de soude. ,
Silicate de soude. . .
Saille .
Eau .
La troisième analyse , due à M. Unger, a été faite sur un sel de soude préparé en Allemagne.
5° Reste à connaître l’analyse et la formation du carbonate de soude cristallisé.
Les masses de carbonate de soude sont lixiviées avec de l’eau de la même manière que pour la fabrication du sel de soude. La liqueur est pompée de la cuve à dépôt dans une bassine où on l’évapore presque jusqu’à sicçité ; alors on l’extrait de la bassine et on la jette en masse sur des tamis ou un carrelage où le sulfure de sodium et la soude caustique ne tardent pas à tomber en déliquescence et à s’écouler du sel. Ce sel , séché à 100° C., a fourni à l’analyse :
Carbonate de soude .
Hydrate de soude .
Sulfate de soude. .....
Sulfite de soude .
Sulfure de sodium .
traces.
Hyposulfite de soude. . . .
traces.
traces.
Chloride de sodium. . . . ,
Aluminate de soude .
Silicate de soude .
Matière insoluble .
FABRICATION DES SOUDES. ÏQ&
Ce sel est alors introduit dans un four à réverbère et carbonaté. Les dernières traces du soufre sont ainsi oxydées et presque tout l’hydrate est converti en carbonate. Il a fourni alors à l’analyse :
Carbonate de soude.. .
H ydrate de soude. . . .
Sulfate de soude. . . .
Sulfite de soude. . . .
Chloride de sodium. . .
Aluminate de soude. . .
Silicate de soude. . . .
Matière insoluble. . . .
On prépare souvent un sel de soude de qualité supérieure avec ce sel en le dissolvant dans l’eau , évaporant à siccité et carbonatant. Alors il renferme très-peu de soude caustique et en moyenne 50 pour 100 d’alcali environ, comme on le voit par son analyse :
Carbonate de soude.
Hydrate de soude. . .
Sulfate de soude. . .
Sulfite de soude. . .
Chloride de sodium. .
Aluminate de soude. .
Silicate de soude. . .
Matière insoluble.. .
C est avec ce sel qu’on fabrique le carbonate de soude cris» lallisé. A cet effet on le dissout dans l’eau chaude jusqu’à ce que la solution ait un poids spécifique de 1,250 ; on coule dans une cuve ou on mélange avec une quantité d’eau froide suffisante pour réduire ce poids spécifique à 1 21. Ce mélange occasionne le dépôt d’une grande quantité’de matière terreuse. On ajoute alors un peu de chlorure de chaux en poudre à la liqueur , et il se précipite un autre dépôt Après avoir laissé reposer, on décante la solution avec soin dans une autre bassine et on évapore jusqu’à ce qu’elle marque un poids spécifique de 1,27. Alors on la fait écouler dans une cuve d’où elle passe dans les cristallisons. La cristallisation dure en moyenne huit jours, mais cette durée varie avec la Fabricant de Ferre. jg
saison et l’état de l’atmosphère ; on la favorise sensiblement en plaçant quelques barres de bois de 5 à 7 centim. (2 à 3 pouces) de largeur sur le sommet de la liqueur.
Le carbonate de soude cristallisé ainsi obtenu a donné à l’analyse :
Carbonate de soude. . .
Sulfate de soude. . . .
Chloride de sodium. . .
Eau .
Comme i-1 renferme 10 atomes d’eau de cristallisation, sa formule est N a O, C O 2 -f- 10 H O, et sa composition , calculée d’après la formule , est :
Carbonate de soude . 37.500
Eau . 62.500
Quand on a chassé l’eau de ces cristaux par la chaleur, on obtient un carbonate de soude très-pur employé dans la fabrication des glaces , et qui donne à l’analyse :
Carbonate de soude. . .
Sulfate de soude. . . .
Chloride de sodium. . .
