CHAPITRE V

INFLUENCE DE LA TEMPÉRATURE DE CUISSON SUR LA VITESSE D’'HYDRATATION DU SULFATE DE CHAUX ANHYDRE

Nous avons étudié au moyen de la calorimétrie et de la conductibilité électrique l'influence de la température de cuisson sur la vitesse d'hydratation du sulfate de chaux

anhydre.

CHALEUR d'A YTHATATION

SO“Ca : 2,47 pr eau :700 er

Depacement de chaleur en petites ce/orce

Ü Temps en minutes SÙ

Fig. 12. — Courbes calorimétriques obtenues avec un même poids de sulfate anhydre cuit à différentes températures.

CALORIMÉTRIE. — Nous avons mesuré, en fonction du temps, les dégagements de chaleur fournis par un même poids de sulfate anhydre (2,47 gr.) ajouté à un même volume d'eau (100 em*). Le sulfate anhydre était préparé à partir du sulfate précipité cuit une heure à 280°, 35o°, 4oo°, 4500, 500, 68o°. La solution était agitée par un courant d’air saturé d'eau à raison de 4oo cm? par minute). Les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous. Ils sont reprérentés par

la figure 12.

Dégagement de chaleur en petites calories par addition à 100 cm? d’eau de 2,47 g. de SO'Ca cuit à :

Temps Loo hooo en xt RE minutes , 1 , !

280° | 3609 | 450 | 500 | 680 | Pre | POir sulfate | de pierre précipité | à plâtre 0,5 60,6 30,9 | 16,6 ho,2 20 1 GRAINE SAM TES ot 4,7 47 23,06 2 66,4 | 58,7 Dj 20,7 3 HI 22,S 6,6 48,5 5 60,7 | 42,6 74 7 2/,2 9 8,9 30 10 62,5 I 66, F . D2,8 32 18 44,2 I 67 4 67,8 26 68,5 9,3 30 70 31 97 34 73,8 38 80 47,6 43 93,2 46 100,3 49 103 54 109,8 60 30 6t 108,2 66 109,2 52 70 109,4 courbe

Avec le sulfate anhydre cuit à 280° nous avons obtenu une courbe calorimétrique semblable à celle du sulfate préparé à 1459. La réaction est terminée après une heure environ. L’hydratation du sulfate anhydre cuit à une température inférieure à 280° se fait donc de la façon que nous avons indiquée pour le sulfate cuit à 145°.

Le phénomène d’hydratation change d’allure lorsque le sulfate a été cuit au-dessus de 2800. Il y a toujours un dégagement rapide de chaleur, Mais ce dégagement est d'autant plus petit que la cuisson a été faite à température plus élevée (fig. 12). Le dégagement de chaleur observé après 10 minutes

est de :

62 calories pour SO#Ca cuit à 3500 5o » » Loo° 43 » » 4500 25 » » 5009 9 Se » 6809

Les courbes calorimétriques du sulfate anhydre cuit au-dessus de 300° ne présentent plus de palier. La réaction se continue régulièrement et n’est pas terminée après une heure. Nous n'avons pas jugé utile de prolonger ces expériences à cause de l'importance des corrections dues au refroidissement.

En comparant différents sulfates anhydres préparés à parür de sulfates précités, nous avons été surpris, après avoir remarqué une concordance pour des températures de cuisson inférieures à 500°, de constater avec le produit du commerce cuit au-dessus de 6oo?, une nouvelle augmentation dans le dégagement rapide de chaleur. L'analyse du produit a montré la présence, dans le sulfate du commerce, de chaux et de carbonate de chaux (3 0/0) qui sont décomposés lors de la cuisson et dont la chaleur d’hydratation vient fausser les résultats calorimétriques.

Avec de la pierre à plâtre broyée au mortier d’agate et

cuite à /00°, nous avons eu (dernière colonne du tableau)

après dix minutes un dégagement de chaleur de 32 calories tandis qu'il était de 50 calories pour le sulfate précipité déshydraté dans les mêmes conditions (avant-dernière colonne du tableau). La vitesse de réaction ne varie donc pas seulement avec la température de cuisson, mais aussi avec l’état physique du gypse employé. Le sulfate de chaux anhydre cuit au-dessus de 300° présente ainsi le même phénomène que la chaux vive dont la vitesse d’hydratation varie avec la température de cuisson et avec l'état des corps ayant servi à la préparer. Cette différence dans les vitesses d’hydratation de plâtres cuits à une même température explique les discordances des résultats obtenus dans l'étude de la prise des plâtres cuits à Goo?, 700 et 800.

L'étude des plâtres cuits à haute température se faisait jusqu’à présent par l'examen au microscope et par sépara-. tion des grains de différentes grosseurs. L'emploi de tamis à mailles de plus en plus resserrées ne peut donner que des renseignements très approximatifs sur la surface des cristaux. La calorimétrie est au contraire un moyen de mesure très pratique de la vitesse d'attaque des cristaux et par suite de la faculté de faire prise d’un plâtre donné.

CONDUCTIBILITÉ ÉLECTRIQUE. — Tandis que la calorimétrie ne nous permettait d'observer que le début de lhydratation du sulfate cuit au-dessus de 280° la conductibilité électrique nous à permis de suivre l’hydratation jusqu'à transformation complète.

Nous avons ajouté, comme dans les expériences de conductibilité décrites précédemment, du sulfate de chaux déshydraté à différentes températures (0,79 g. SOCa) à un même volume d’eau (50 cm?) contenue dans une cuve à électrodes maintenue au thermostat à 300. La solution était agitée par

un courant d'air à raison de 100 cm° par minute.

Lo LOUIS CHASSEVENT

SO‘Ca cuit en dessous de 300%. — La concentration des solutions obtenues avec du sulfate déshydraté totalement à 150, 2007 et 300° est indiquée dans le tableau suivant :

Concentration en grammes SO'Ca dissous dans 1.000 g. d’eau de Ja solution obtenue avec SO'Ca cuit à :,

Temps ENEMINUTESN ere r 150° 160° 200° 300° {!) I 6,40 5,0 2 7,00 6,10 5,70 3 7,40 n 7,20 7,05 7,99 5 7,60 7,60 6,65 6 7,95 7 7,00 720 8 7,60 7,60 10 e 1 ne 12 7,60 7,60 16 7,060 7,60 23 7,40 2h 7,20 7,40 29 7,60 26 7,00 28 6,75 7,00 7,40 29 7,10 31 6,30 35 Dre 36 4,85 39 : 4,00 40 4,70 lai 3,85 45 3,70 63 3,10 79 2,80 125 2,90 176 EAU (solubilité du gypse)

(1) 0,79 gr. SO'Ca et 4o ce. d’eau.

Il y avait au début de l’agitation une période de trouble . ’4 . Ë ; . , na Jusqu'à ce que le solide soit réparti régulièrement dans la e, ? \ 4 solution. D'autre part, le dégagement brusque de chaleur

RECHERCHES SUR LE SULFATE DE CHAUX Li

produit par l’hydratation du sulfate anhydre (o°3) pouvait causer des erreurs dans les premières mesures de conductibilité, Ces causes expliquent les différences de concentration observées après une minute. Après quelques minutes d’agitation tous les sulfates anhydres préparés au-dessus de 300? fournissaient une solution de concentration égale à 7,6 g. SO{Ca dans 1 000 g. d’eau (solubilité du semi-hydrate à la température de l'expérience — 7,6 g.). Cette solution se maintenait momentanément stable; puis la cristallisation (prise) se manifestait d'autant plus tôt que la température de déshydratation était moins élevée : après 15 minutes pour du sulfate préparé à 6o°, après 25 minutes pour du sulfate préparé à 300°. La concentration diminuait ensuite rapidement pour revenir après 3 heures à la solubilité du gypse. Il y avait alors réhydratation totale du plâtre. L'hydratation du plâtre anhydre cuit au-dessous de 300? se fait donc, quelle que soit la température de cuisson, suivant le processus que nous avons indiqué pour le sulfate cuit à 145°, c’est-à-dire :

1° Transformation très rapide et totale du sulfate anhydre au contact de l’eau en semi-hydrate qui donne une solution saturée momentanément stable de ce corps.

20 Cristallisation de bi-hydrate et dissolution du semihydrate jusqu’à transformation complète en bi-hydrate.

SOCa cuit au-dessus de 300°. — Dès que la température de cuisson dépassait 300°, la courbe représentant la concentration de la solution en fonction du temps changeait d’allure (fig. 13). La quantité de sulfate dissous diminuait rapidement avec l'élévation de la température de cuisson. Nous avons alors ajouté 0,395 g. de SO{Ca à 50 cm? d’eau, le solide restant en grand excès durant toute l’expérience.

Concentration de la solution avec SO{Ca cuit à :

Temps TR

en minutes 3130 3280 390° 4o0° 5oo°.

3 2,b0 1,995 2,00 A 4,35 3,42 2,40 2,10 5 3,55 2,28 6 h,60 8 DD 9 3,89 10 4,80 2,92 11 2,02 14 2,60 19 h,90 4,15 20 2,42 21 2,89 25 4,40 D. 4 20 2,90 1 . 2,70 37 5,20 39 2,92 2 4,40 55 2,96 2205 Gr 5,44 2,80 66 5,44 3,09 78 9,10 87 5,44 3,10 96 4,40 111 5,20 3,10 2,90 90 158 4,80

Ces résultats sont représentés par la figure 13.

A cause de la lenteur des variations de concentration avec du sulfate cuit au-dessus de 4oo°, nous avons remplacé l'agitation au moyen d’air à 30° par l'agitation avec un moteur à la température ambiante (15 à 16°). r00 cm d’eau étaient ajoutés à 0,79 g. de SO{Ca mis dans une fiole de 200 em. Deux fioles semblables contenant du sulfate de chaux cuit à deux températures différentes étaient fixées à un agitateur tournant à 90 fours par minute (centrifugation du liquide évitée). De

temps en temps une prise de la solution était introduite dans la cuve à électrodes portée au thermostat à 30° pour la détermination de la concentration puis remise dans la fiole. La solution obtenue avec le sulfate cuit à 800° n’était pas basique au tournesol. De l'acide sulfurique 1/10° normal laissé plu-

DIS SOLUTION à 30: de S0“Ca

JS VER ME o + 7 c

Q Le

SOL en gr dans 100 er d'eau

Temps en mirvles

Fig. 13. — Variations de la concentration des solutions obtenues avec du sulfate de chaux déshydraté\à différentes températures.

sieurs jours au contact de sulfate cuit à goo n’était pas absorbé par le solide. Il n’y avait donc pas d'erreurs introduites dans les mesures de conductibilité par la présence d’un sulfate basique ou de chaux libre.

2 heures

Temps 3b0° 12 minutes CN) 30 » 3,5 ho »