PRODUITS
Sulfate de soude, 2 équiralents ou 2(NaO,S03) = 4775
Carbonate de soude. 2(NaO,C03) = 4325 OxysuUuredecal-i CaO 350 ]
cium 1 2CaS 900^""' 0O
Oxyde de carbone 40 CO = 4 750
Carbonate de chaux, 3 équivalents ou 3(CaO,CO*) = 4875
Charbon, 9 equÎYalents = 675
Ces relations théoriques supposaient que le sulfate de soude, réduit en sulfure de sodium par le charbon, était décomposé par le carbonate de chaux, en carbonate de soude et sulfure de calcium, et que celui-ci était rendu insoluble en formant avec le troisième équivalent de chaux (du carbonate réduit par le charbon) un oxysulfure insoluble.
Mais les expériences nombreuses instituées successivement par MM. Dubrunfaut , Scbeurer-Kestner, Pelouze et Kolb ont démontré :
1° Que le composé hypothétique dit oxysulfure de calcium ne se forme pas dans les conditions et aux températures de la calcination au four à soude;
2° Que le sulfure simple ou monosulfure de calcium n'est pas sensiblement soluble;
3° Que Ton peut fabriquer de la soude brute sans employer le troisième équivalent de carbonate calcaire;
4° Enfin que Ton peut substituer au carbonate la chaux caustique dans le mélange, le gaz acide carbonique produit dans le foyer et dans le four suffisant pour carbonater la soude. Voici en définitive, d'après les auteurs précités et les recherches expérimentales de M. Kolb, comment s'expliquent les principaux phénomènes qui ont lieu dans les fours à réverbère ( voy. le dernier mémoire publié, Annales de chimie , 1865).
Le mélange d'un équivalent de sulfate de soude avec 1 équivalent de carbonate de chaux, plus 3 équivalents de carbone (*) à la température de 960 à 1000* en présence d'un courant de gaz acide carbonique, donne les produits et les réactions suivants :
1 équivalent de sulfure de sodium, plus 2 d'acide carbonique, puis 1 équivalent de chaux, plus 2 équivalents d'oxyde de carbone (transformés en acide carbonique par la combustion) ; enfin 1 équivalent de sulfure de sodium réagissant sur la chaux en présence de l'acide carbonique en excès, produit 1 équivalent de sulfure de calcium insoluble , plus 1 équivalent de carbonate de soude soluble, facile à extraire par le lessivage.
Réactions que l'on exprime à l'aide des formules et équations suivantes :
Mélange : NaO, SO3 -f CaO, CO* + 3C (température 990 à 4000*).
pa.-* I Na<>, SO3 + 2C = NaS -f *CO*. i NaS + CaO + (GO>eȏi)
neaations: lCÉO>coî+ c = CaO + *CO (brûléa) . } = CaS + NaO, CO*.
Ce qui donnerait pour le dosage théorique : Sulfate de soude 100, carbonate de chaux 70,4, charbon 25,5; correspondant à 74,6 de carbonate de soude, mais dont
(*) L'auteur a reconnu que le carbone pouyait être fourni dans cette réaction indistinctement par remploi du charbon de bois, de la houille on mètr* de la sciure de bois.
on n'a pu en réalité obtenir au delà de 61 . L'auteur s'est rapproché expérimentalement du rendement maxjmum en employant : sulfate de soude 100, carbonate de chaux 94, charbon 44. Ce mélange a donné en carbonate de soude 64,20, plus en soude caustique l'équivalent de 4,72, ou en somme l'équivalent de 72,20 de carbonate de soude.
On voit que le dosage du laboratoire ne s'éloigne guère du dosage indiqué par Leblanc ; et si l'on considère d'une part que dans le four à réverbère une partie du charbon se brûle en pure perte, qu'une autre partie reste interposée dans la soude brute dont il facilite la perméabilité < l'hydratation et le lessivage ; que, d'un autre côté, le carbonate de chaux ne peut jamais être réparti d'une façon parfaitement régulière : on comprendra que tous les manufacturiers aient adopté des dosages plus rapprochés encore de ceux de Leblanc, les variant un peu, suivant les exigences locales; augmentant parfois les doses de charbon pour obtenir des soudes plus caustiques, ou pour introduire dans la masse soit des menus fragments qui résistent, soit des petits morceaux de coke que forment les menus fragments de houille grasse; de là l'explication des dosages adoptés dans les trois localités différentes ci-dessous :
Composition de mélange.
Sulfate de sonde. . . .
Carbonate de chaux.
Charbon (houille)....
Chauny.
Thann.
Angleterre.
Les proportions varient d'ailleurs en raison de l'impureté des matières premières, notamment pour le sulfate de soude, dans la préparation duquel, ménageant 1 l'acide sulfurique, on laisse quelquefois à dessein de 15 à 40 centièmes de sel non décomposé. On comprend qu'il suffise alors d'employer des doses de charbon (*) et de craie proportionnées aux quantités de sulfate pur; la soudé brute, ainsi préparée, retient beaucoup de sel marin, et peut servir à donner des soudes salées utiles aux savonniers pour contracter la pâte de savon. Il vaudrait mieux toutefois employer séparément la soude plus pure et le sel marin, ce qu'on commence à faire depuis que les droits sur le sel ne s'y opposent plus.
Le sulfate de soude étant seul fusible dans le mélange, on se
(*) En tout cas , on cherche à se procurer le charbon commercial le plus par, par exemple de la houille contenant au plus k centièmes de matière terreuse (cendres).
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contente de le broyer grossièrement, tandis que le carbonate de chaux doit être préalablement desséché, mis en poudre et même tamisé ; le charbon (houille ou charbon de bois) est également broyé fin, sauf une quantité, variable du quart au dixième, que Ton ajoute quelquefois à l'état de menus fragments (houille à à coke boursouflé ou poussier contenant des morceaux de charbon de bois), afin qu'une portion restant interposée dans la soude brute favorise la pénétration de l'air humide et de l'eau dans la masse, rendant ainsi plus prompts le délitage et la lixiviation. C'est surtout pour préparer la soude brute destinée aux blanchisseurs de linge que Ton observe ces précautions qui rendent, eo effet, le lessivage plus facile.
Les réactions entre les matières premières ont lieu à une température rouge, suffisante pour donner au mélange la fluidité pâteuse qui établit de nombreux points de- contact. Leblanc et Dizé employaient, dans ce but, un four à réverbère de petite dimension et rectangulaire, chauffé par un grand foyer (de 2 mètres de longueur et 60 centimètres de largeur); ces trois conditions, défavorables à la régularité de la température et à l'économie du combustible, ont été modifiées d'abord par Payen, qui construisit en 1796 (*) ses fours à sole elliptique chauffée par un foyer moins grand (1 mètre 60 de long, 60 centimètres de large), puis par Darcet et les fabricants de Marseille, enfin par Clément-Désormes, qui augmenta considérablement toutes les dimensions, réduisant ainsi les frais de main-d'œuvre et de combustible. Le tableau
(*) J. B. P. Payen, qui en 1793 avait établi une fabrique de ael ammoniac «< de sulfate de soude dans la plaine de Grenelle , près Paris (comprise aujourd'hui dans l'enceinte fortifiée de la capitale agrandie), fut le premier à réali** en grand l'application du procédé Leblanc. Ce procédé fut ensuite exploité avec succès, en 1807, par Gautier Barrera, Anfric et Darcet (yoy. les récW* tions au jury pour les prix décennaux publiées par J. J. Dizé le 2k juillet 1810); enfin dans les soudières établies à Marseille , Chauny , Rouen , Lflk» Amiens, etc. Dès l'année 1810 la fabrication de la soude artificielle suffit à tous les besoins de l'industrie française : un décret du 11 juillet 1810 inséré au Journal de ? Empire (antérieurement et plus tard le Journal des Déhtts), le 20 du même mois, prohibait l'entrée des soudes étrangères par tontes k* frontières de terre et de mer de la France. L'Angleterre, qui devait doua*" plus tard une si grande extension à cette industrie, entravée longtemps che* elle par l'impôt énorme mis sur le sel marin (30 fois sa valeur), pour «d>* venir aux frais de la guerre, ne put mettre en activité la fabrication de I* soude artificielle par le procédé Leblanc qu'en 1823, époque de la sapp**6*00 de l'impôt du sel.
Ce fut alors que James Muspratt fonda la grande fabrique de sonde 4 d'autres produits chimiques à Liverpool.
suivant indique les principales dimensions, les quantités de matières employées et de soude brute produite suivant ces trois systèmes :
