COVPOSITIOX DE CET ACIDE

Eau 85 degré calculé. ... 17* •

Acide anhydre.. . . 1,5 degré observé. . . . 17-.5

Avec de l'acide sulfurique à 1,691 de densité ou 60® Baume, on a obtenu :

Acide sulfurique employé 1 kil.

Oxygène recueilli 1 40 litres

Oxygène calculé 150

Acide non décomposé 0,7 p. 100

COMPOSiriOR DB CET ACIDE RECUEILLI.

Eau 84,2 degré calculé. ... 17*

Adde anhydre 15,8 degré observé. . . . 17%5

On voit donc que l'acide à 60*" donne les mêmes résultais que l'acide à 66® du commerce.

L'appareil précédent pourrait être avantageusement modîGé au point de vue de la régularité industrielle, en remplaçant la cornue de grès par UD serpentin en platine rempli de mousse de platine, chauffé par une flamme oxydante, et non en contact avec le combustible. L'acide devrait tomber dans une petite capsule de platine mobile, où il s'évaporerait et laisserait les traces de sulfate de plomb qu'il pourrait contenir.

CBDflB UfDQSTB. I. — 3

Le prix de revient de Toxygènc par ce procédé doit être calculé sur le prix d'achat de Tacido sulfurique concentré. En portant à 7 ou 8 kilogrammes de coke la quantité de combustible dépensée par mètre cube, et au coui^ actuel de Tacide, on aurait un maximum qui ne dépasserait pas 1 franc, y compris la main-d'œuvre, pour le prix du mètre cube, en n'utilisant pas Facide sulfureux. On arriverait à des résultats bien meilleurs en opérant industriellement avec de l'acide à 60° et en utilisant l'acide sulfureux, l'oxygène devenant, dans ce cas, comme un produit dérobé de la fabrication de l'acide sulfureux et des sulfites par l'acide sulfurique.

L'oxygèno préparé au moyen de l'acide sulfurique est parfaitement pur ; l'opération marche avec une régularité parfaite et est essentiellement continue.

8* Par le bioxyde de baryum, — M. Boussingault est parvenu à extraire directement l'oxygène de l'air atmosphérique au moyen du bioxyde de baryum.

La baryte caustique anhydre possède la propriété de se combiner directement avec l'oxygène au rouge sombre en se transformant en bioxyde de baryum, et de dégager complètement le gaz qu'elle a absorbé, en repassant à l'état de baryte, lorsqu'on porte la température au rouge vif. On peut appliquer cette double réaction à la préparation de l'oxygène. L'air doit être d'abord prive d'acide carbonique au moyen d'une dissolution de potasse ou de soude; et il ne doit pas être desséché, car la baryte perdrait vite la propriété de dégager la totalité de l'oxygène absorbé ; la présence d'une faible quantité de vapeur d'eau est nécessaire à la conservation de cette propriété. Néanmoins, au bout de 10 à 12 opérations, la baryte est comme frittée et a perdu presque complètement la propriété de former du bioxyde de baryum ; elle doit être remplacée par de la baryte nouvelle. 100 kilogrammes de baryte peuvent ainsi donner 50 mètres cubes d'oxygène en 8 à 10 opérations.

M. E.-J. Gondole a perfectionné ce procédé d'extraction de l'oxygène, en évitant le frittage de la baryte. A cet effet, il a ajouté de la chaux, de la magnésie et un peu de manganate de potasse, en quantités que l'expérience lui a apprises, à la baryte caustique en poudre, et a introduit ce mélange dans des tubes en fer lûtes intérieurement avec de la magnésie. Dans ces conditions il a pu répéter 150 fois l'opération avec la même baryte, et encore il n'a mis fin à l'expérience que parce qu'il avait recueilli une quantité considérable d'oxygène dont il n'avait pas l'emploi.

L'appareil employé se composait de cinq tubes en fer étiré, de O^ïSO de diamètre et de i^^^Q de longueur, disposés sur la sole d'un petit four à réverbère ; chaque tube, garni intérieurement d'un revêtement en ma-

gnésie et luté ft t'cstérîcur, contenait 5 kilogrammes de baryte mélangéo aux produits indiqués précédemment. L'air, privé d'acide carbonique par son passage dans une lessive de soude, était injecté dans les tubes au moyen d'une pompe foulante, et l'absorption de l'oxygène durait une heure et demie environ, les tubes étant au rouge sombre. La décomposition au rouge vif du bioxyde de baryum formé était opérée en une demi-heure. On a recueilli ainsi de 550 à 580 litres d'oxygène à chaque opération.

Le prix de l'osygènc, dans ces conditions, ne peut être fixe à moins de 1 fr. 50 c. le mètre cube ; mais on pourrait très-notablement le diminuer en utilisant les chaleurs perdues du four, et en augmentant le nombre des tubes dans un même four.

9° Par le chlorure de cuivre. — En 1867, M. Mallet proposa un procédé de fabrication industrielle de l'oxygène au moyen du chlorure de cuivre. En effet, le chlorure de cuivre traité par un courant de vapeur d'eau entre 150 et 200' donne de l'oxycblorure do cuivre, lequel, chauffé ensuite à 400 degrés, abandonne tout l'oxygène qu'il avait absorbé, et se transforme en chlorure : 1 kilogramme de chlorure de cuivre peut donner de 28 à 30 litres d'oxygène par ce procédé.

10° Parles mangaiiates. — Le permanganate de soude, chauffé au . rouge, donne 10 p. 100 environ de l'oxygène qu'il contient, et il reste uu mélange de mangan.ite de soude et de sesqiiioNyde de manganèse.

Fig. 5. — Cvniue ta foale pDur la pr^panlloD d< roirgôoe.

L'opération est rendue plus facile lorsqu'on opère dans un courant de vapeur d'eau surchauffée. Dans ces conditions, le manganate perd son oxygène vers 450°, avec production de soude caustique et de peroxyde de manganèse. Chauffé dans un courant d'air, ce dernier mélange régénère le manganate primitif. MM. Tessié du Motay et Maréchal, qui ont étudié ces réactions, les ont appliquées à la fabrication industrielle do l'oxygène sur une très-grande échelle.

Le manganate, que l'on mélange d'oxyde de cuivre, afin de le diviser et d'empêcher le frittagc, est introduit dans des cornues en fonle (fig. 5) ayant 2'", 20 de longueur et une section elliptique dont le grand axe aO',70 cl le petit axe 0'*,55. Les cornues sont disposées horizontalement dans un

four, le grand axe de la section étant Tertical. Dans leur intérieur on dispose une ligne de grilles en fonte, bombées, sur lesquelles on dispose le manganate en morceaux, de façon à remplir les cornues. Les tampons de fermeture portent à la partie supérieui-e des ajutages permettant l'introduction de l'air ou de la vapeur, et à la partie inférieure un autre ajutage pour la sortie de Tazote ou de Toxygène et de la vapeur

d'eau.

Nous allons décrire en détail Tun des deux groupes de fours installés par M. Tessié du Motay à Pantin, et qui sont capables de produire chacun plus de 600 mètres cubes d'oxygène par vingt-quatre heures.

Ces fours sont doubles et portent des cornues sur les deux faces opposées. Il y a 10 cornues en arrière et 10 en avant, comme le montrent les figures 6 et 7.

Ces cornues sont chauffées par les gaz produits dans les gazogènes disposés à chaque extrémité du four. La combustion de ces gaz a lieu en haut des fours, par l'air entrant par les ouvertures cuia^ et se chaufEant en passant autour de l'enveloppe réfractaire des gazogènes. Les flammes développées en haut des fours redescendent sur les cornues , pour se rendre ensuite par les conduits ZZ au carneau collecteur qui aboutit à une cheminée. Les gazogènes sont chargés par les trémies TT, et l'air nécessaire à la production des gaz inflammables est introduit par les cendriers CC. Ce mode de chaufTage des cornues permet d'avoir une température très-constante et il procure une grande économie de combustible.

Le tuyau général ee amène l'air privé d'acide carbonique, qu'envoie une machine soufflante par le tuyau d, et qui peut s'introduire dans chaque cornue par les ajutages à robinets FF, au-dessus de la couche de manganate ; l'azote et l'excès d'air peuvent se dégager pendant ce temps par les ajutages ggg, pour se rendre au collecteur GG, et s'échapper ensuite dans l'atmosphère. C'est la première partie de l'opération, l'oxydation. Lorsque cette première période est accomplie, il faut provoquer la décomposition du manganate et recueillir l'oxygène mis en liberté. A cet effet l'échappement de vapeur de la machine qui fait mouvoir la machine soufflante se rend dans un vase distributeur, et de là arrive par le tuyau K à des appareils surchauffeurs LL, disposés près de la voûte du four au-dessus des cornues, et se terminant par un distributeur qui amène par les tuyaux Ul la vapeur surchauffée à 450*^ environ, dans chaque cornue au-dessus du manganate. Les robinets étant alors convenablement tournés, l'oxygène mis en liberté par la vapeur surchauffée se dégage par les tubes gg, se rend dans les tuyaux GG, et de là dans le tuyau général H. Lorsque le dégagement d'oxygène se ralentit notablement, on interrompt l'arrivée de la vapeur et on recom-

58 PRËCIS DE CUJMIË INDUSTRIELLE.

raence Foxydation du rnanganatc (*) en insufflant de l*air débarrassé d'acide carbonique par son passage sur la chaux.

Tous ces changements de courants gazeux s^opèrent mécaniquement au moyen des robinets à secteurs disposés en avant et au milieu du four, ainsi que le montre la figure 6, mis en mouvement automatiquement « comme nous allons l'indiquer.

Une crémaillère en fonte, engrenant avec les six secteurs de Tune des faces du four, permet instantanément de faire la manœuvre des 6 robinets; deux d'entre eux, désignés par A/i, sont à trois directions : ils servent à faire écouler tantôt l'azote dans l'atmosphère parles deux ajutages supérieurs, et tantôt l'oxygène dans le tuyau général H. Quand l'oxydation du mélange s'opère dans les 10 cornues d'une moitié du four, c'est au contraire le dégagement de l'oxygène qui s'effectue dans les 10 cornues de l'autre face du four. De cette façon, il y a une utilisation constante de la vapeur d'échappement de la machine, et production continue d'oxygène.

Tous les branchements des cornues sont munis de robinets, afin de pouvoir, en cas d'accident, isoler complètement une quelconque d'entre elles du reste de l'appareil; de même il y a des tampons en haut et en bas du devant des cornues pour pouvoir retirer le manganate, ou en recharger en cas d'accident pendant la marche.

Pour effectuer la manœuvre automatique des robinets à intervalles égaux, M. Tessié du Motay emploie un culbuteur hydraulique M (fig. 6) mobile autour d'un axe horizontal : l'un des augets de cet appareil se remplit d'eau amenée par un tuyau partant d'un petit réservoir, dont le niveau est maintenu constant par un flolteur, pendant que l'autre auget se vide par un orifice situé à la partie inférieure. Lorsque l'auget supérieur est plein, le centre de gravité du système se trouve déplacé assez pour que l'équilibre soit rompu, etaussitôt l'auget rempli vient occuper la position la plus basse ; tandis qu'il se vide, le premier auget ramené sous le courant d'eau commence à se remplir, pour basculer ensuite à son tour. Sur l'axe du culbuteur se trouve fixée une poulie p qui, au moyen déchaînes et de poulies de renvoi RR, vient manœuvrer un robinet de vapeur permettant de mettre en mouvement le piston d'une petite machine à vapeur. Cette machine fait tourner un arbre d'une quantité convenable jpour que les manivelles nn^ calées à ses deux extrémités, puissent faire alternativement monter et descendre les crémaillères d'avant et d'arrière du four, par l'intermédiaire de bielles. Les robinets des deux faces

(*) L'absorption de Toxygène par le mélange se fait très-rapidement : ainsi, après 1 minute •de passage de l'air, il y a absorption de 7,2 p. iOO de l'oxygène de cet air; après 7 minutes, .il n'y a plus que 3,6 p. 100 d'oxygène absorbé, et, après 10 minutes, l'air passe sur le médange sans changement sensible de composition.

(lu four se trouvent ainsi tous manœuvres au même instant, et à des intervalles égaux dont on peut faire varier la durée en accélérant plus ou moins le courant d'eau qui alimente le culbuteur hydraulique.

Chacune des 20 cornues du four reçoit une charge de 400 kilogrammes de manganate de soude mélangé d'oxyde de cuivre : la durée de chaque oxydation cl de chaque désoxydation étant réglée à 6 minutes, la machine souITlante injecte dans les cornues environ 500 nictres cubes d'air par heure, sous une pression de 4 centimètres de mercure.

La production d'oxygène, pendant ce temps, est d'environ 50 métros cubes. Mais le gaz obtenu renferme une notable proportion d'azote : on obtient un produit p]us pur en prolongeant la durée des oxydations et des désoxydations(*), el en laissant perdre un peu d'oxygène au com-

('} Oa peut oblEDir de l'oiygcnc ne rrnrcrinant que i p. 10(1 d'aiale en Mcrilîjint les premières porlionl dc^gées mi commencement de rlii<]ue d^soxydalion : ou boul d'une demiminuta l'oxygène ne cunLient ijuc 15 p. 100 d'arolc.

mencement de chaque période, pour chasser Tazote qui est dans la cornue et dans les tuyaux.

Le mélange des cornues, qui coûte 2 francs le kilogramme, peut servir 10 mois; au bout de ce temps, on lui fait subir une révivification qui coûte 0,75 par kilogramme.

Un four à 20 cornues consomme, par 24 heures, 2,400 kilogrammes de houille ; la force mécanique nécessaire pour faire marcher la machine soufflante, pomper de l'eau pour le réfrigérant, etc., consomme 700 kilogrammes de charbon pendant le même temps.

De sorte qu'avec une dépense totale de 3,000 kilogrammes de houille on peut produire 720 mètres cubes d*oxygène propre aux usages industriels, et ne contenant que 10 à 12 p. 100 d'azote.

L'oxygène qui se dégage par le tuyau H et le tuyau semblable de Taiitre face du four est mélangé d'une quantité considérable de Tapeur d'eau à une très-haute température. On est obligé de faire condenser cette vapeur avant de conduire l'oxygène au compteur et au gazomètre. On fait arriver le mélange par le tuyau n dans un condenseur 0 (fig. 8). Ce condenseur se compose d'un vase cylindrique en tôle, partagé par trois diaphragmes a, a, a, au centre desquels sont disposés des ajutages 6, 6, 6, recouverts d'une sorte de calotte dont les bords s'approchent des diaphragmes. Sur le diaphragme supérieur on fait arriver de l'eau froide par le robinet r, qui s'écoule par les tuyaux c, c, c, de l'un à l'autre, en maintenant une couche d'eau constante sur les diaphragmes, et se rend ensuite à la partie inférieure en d pour s'écouler au dehors. Le gaz arrivant par n s'échappe au milieu de Teau par un grand nombre de trous percés sur ce tuyau, et passe successivement par les ajutages 6, 6, bj en traversant la couche d'eau de chaque diaphragme.

Après avoir traversé le condenseur, l'oxygène se rend dans un appareil p, destiné à forcer le gaz à abandonner la vapeur globulaire qu'il entraîne en lui faisant lécher des surfaces métalliques; puis de là il passe dans un petit gazomètre q, destiné à faire régulateur de pression au moment des changements de courants gazeux. Enfin, l'oxygène passe dans le compteur de fabrication R, et de là il se rend au gazomètre, où il est emmagasiné.

Pour transporter l'oxygène, M. Tessié du Motay le comprime à 10 atmosphères dans des cylindres en tôle disposés dans des voitures, semblables à celles qui sont employées pour le gaz portatif, et dont nous parlerons plus loin; seulement, afin d'éviter l'action vive de l'oxygène, pendant la compression, sur les huiles employées au graissage des pistons et des soupapes de la pompe, on a été obligé d'avoir recours à l'emploi de l'eau. M. Guéroult, ingénieur de M. Tessié du Motay, a construit à cet effet une pompe spéciale à piston plongeur, dont les espaces nuisibles sont constam-

OXYGÈNE. * 41 ment rempHa par de l'eau. Le piston de la pompe s'abaissani, la soupape du piston se soulève, et l'oxygène qui arrive du gazomètre se rend dans la pompe.

Lorsque le piston se relève , l'oxygèoe comprimé soulève la soupape

de refoulement et .

se rend dans le 1

bâti de la pompe. |

où il abandonne ■=

l'eau entraînée, et |

de là va aux cjlin- -s

dres. L'eau accu- S

tnulèc à la partie "|

inférieure du bâti ■-

est aspirée par la f

pompe elle-même, s

et un robinet per- ^

met de régler son «

retour dans le ^-

corps de pompe. J

L'oïjgène est ainsi £

toujours en contact f,

avec des surfa- t

CCS lubrifiées par *

Pria: de revient J

de l'oxygène. — »

Le procédé de z.

H. Tessié du MoUy |

pour la prépara- ■*

tion de l'oiygène, ^

fondé sur l'em- .^ prunt direct de ce gaz à l'air atmosphérique, et qui a été mis en pratique BOT une trèagrande échelle à

l'Bsioe de Pantin, est de beaucoup le plus économique de ceux que l'on connaît aujourd'hui.

Le prix de revient de l'oxygène, à Tusine de Pantin, peut être établi ainsi :

Charbon brûlé dans un four à 20 cordues et en 24 heures» 2,400 kii. ) < ^^ /. i . jao «-a

e 1 u j-i. » «^ ^TAA ) aSorr. lalonne. 108,50

Sous la chaudière a vapeur 700 » ( »

Kévivificalion de 8,000 kil. de manganate tous les 300 jours à raison de 0',75 par

kilograniinc =^ 20,00

Mise hors de service des cornues en 300 jours :

40,000 kil. à 30 fr. les 100 kil. = i2,000 fr., dont il faut déduire la valeur de la vieille fonte à 6 fr. les 100 kil., soit 2,400; reste 9,600 fr. qui par jour représentent ^ 52,00

Intérêt de 8,000 kil. de manganate à 2 fr. à 6 p. 100 ^^ 2,05

Réparation de la cheminée du fourneau 5,00

Machine 2,00

Amortissement du gazomètre en 10 ans :

^2,000 kil. tôle à 65 fr. les 100 kil. = 14,300; soit par an 1,430 fr. et par jour. . 4,75

Intérêt du capital engagé pour four, machine, gazomètre, 140,000 fr. à 0 p. 100 par nn. 24,60

Loyer de l'usine 20,00

Trois ouvriers nuit et jour à 4 fr. l'un 24,00

Total 243,50

Frais généraux 15 p. 100 36,50

Pour une production de 720 mètres cubes d'oxygène, le prix de revient

4u mètre cube serait de t=^ = 0 fr. 58.

Si on laissait perdic une certaine quantité d*oxygène au commencement de chaque période de dégagement, afin de chasser Tazote des cornues, on obtiendrait de l'oxygène plus pur, dont la production étant de ^00 mètres cubes par 24 heures au lieu de 720, porterait le prix du

mètre cube à r;^=0 fr. 465; admettons 0 fr. 50.

Comme on le voit, ce prix de revient, bien inférieur à celui des autres procédés, peut permettre l'emploi de l'oxygène dans un grand nombre d'applications industrielles, notamment à l'éclairage oxyhydrique, dont nous parlerons plus loin, et surtout à la métallurgie dans certains cas.

11° Extractionpar dissolution. — A côté de ces procédés chimiques, nous mentionnerons celui qui a été imaginé par M. Mallet pour préparer l'oxygène par des moyens purement physiques. Ce procédé repose sur l'absorption inégale de l'oxygène et de l'azote par l'air : le coefficient d'absorption du premier étant 0,046, celui du second est de 0,025.

L'air absorbé par Teau contient 0,0097 d'oxygène et 0,0197 d'azote, ou en Tolumès 55 d'oxygène et 67 azote. Si Ton fait dégager de l'eau ce mélange, riche en oxygène, et qu'on le soumette à une nouvelle absorption, le mélange absorbé renferme 0,475 oxygène et 0,525 azote; en opérant de même une troisième fois, on a 0,625 oxygène et 0,375 azote absorbés; à la quatrième fois, 0,75 oxygène et 0,25 azote. Enfin, à la cinquième opération, le mélange renferme 0,85 d'oxygène et 0,15 d*azote; on arrive ainsi à avoir à la huitième absorption de l'oxygène presque pur, renfermant seulement 0,027 d'azote.

L'appareil de M. Mallet est composé de réservoirs en tôle de volumes inégaux, renfermant de Tcau et communiquant entre eux par des pompes aspirantes et foulantes. On comprime à 5 atmosphères l'air dans le premier réservoir, puis on expulse l'air riche en azote et non absorbé; on fait le vide pour dégager les gaz absorbés, qu'on refoule dans le second réservoir, et ainsi de suite. En opérant avec quatre réservoirs, l'opération dure cinq minutes environ et donne, comme nous l'avons dit, de l'oxygène à 75 p. 100. Ce procédé peut avoir des avantages dans les lieux où l'on peut avoir à bas prix de la force motrice; il peut permettre l'emploi économique de mélanges riches en oxygène.

s. Usages généranx.

L'oxygène est indispensable à la germination des graines comme à la respiration des animaux : dans les deux cas, son action se porte sur une partie des matières organiques alimentaires, qu'il brille lentement en produisant la chaleur utile à la vie.

Ce n'est qu'au moyen de l'oxygène de l'air que l'on peut entretenir économiquement la combustion vive du bois, de la tourbe, des lignitcs, des houilles; ces combustibles développent ainsi la chaleur nécessaire à une foule d'industries, aussi bien qu'au chauffage domestique. Les fermentations que rindustrie utilise, celles qui transforment les débris organiques en gaz acide carbonique, carbonate d'ammoniaque et vapeurs qu'elles répandent dans l'atmosphère, prennent naissance sous l'influence de l'oxygène atmosphérique et des ferments : ces produits gazéiformes concourent à la nutrition des plantes. Enfin, les divers composés liquides, solides et gazeux qui servent à Tcclairage ne produisent de la lumière qu'au moment où ils se décomposent, laissent précipiter le carbone en pailicules incandescentes et se brûlent complètement à l'aide et au contact de l'oxygène de l'air à la superficie de la flamme.