CHAPITRE XIX

FABRICATION DES POTASSES

199 1. Les vinasses extraites des appareils de distillation contiennent presque uniquement des sels, mêlés d'une quantité, relativement assez faible, de matières organiques, presque toutes azotées. Il s'y trouve souvent un peu de la variété de chylariose inactive dans les sacchariraètres, inactive avec les liqueurs cuivro-alcalines, inactive avec les agents de fennentation. Outre cette substance nonazotée se trouvent des métapectates et pai*apectates alcalins, des acétates, lactates, etc. ; sels dont les acides ne renferment pas non plus d'azote. A cette série s'en joint une autre, celle des matières azotées : asparagine, bélaïne et probablement des dérivés de l'albumine plus ou moins fortement acides et combinés à la potasse, la soude, l'ammoniaque; enfin, et pour la plus grande pai'tie, des sels minéraux, sulfates, azotates, chlorures, etc., etc.

Si l'on considère la teneur moyenne des betteraves en matières salines 1/100, qui correspondent, avant toute calcination, plutôt à 4/100 à cause de l'équivalent élevé des substances oi^niques, on peut aisément mesurer, à prioriy la quantité de sels contenus dans les vinasses.

1000 kilogrammes de betteraves rendent à peu près 50 de sucre et 30 de mélasse. Tandis que le sucre contient 2/100 environ de cendres; la mélasse en renferme 25 à 30. On a donc :

50 kilog^rammes de sucre à 2/100 1 kilogramme

30 — de mélasse à 30/100.. . 9 —

1000 ' — de betterave à 1/100. . 10 kilogrammes

abstraction faite des pertes pendant le travail.

FABRICATION DES POTASSES. 749

4000 kilogrammes de betteraves peuvent laisser 9 kilogrammes de -sels dans les vinasses; on en trouve 7,5 à 8, c'est-à-dire un poids presque égal à celui du sucre et de la mélasse réunis. Il s'en fout de beaucoup que cette énorme masse de sels soit extraite ; mais, môme très-réduite, elle est la base d'une industrie considérable.

t99^s Dubrunfaut a créé cette industrie en 4844. Frappé de la richesse des vinasses qui donnent de 8 à 42/100 en salin brut, composé, comme le montrait l'analyse,, de :

Carbonate de potasse 35

— (le soude 16

Sulfate de potasse 5

Chlorure de potassium 17

Matières insolubles 27

iOO

Ce savant industriel commença l'extraction en grand du carbonate de potasse, qui a pris depuis une si grande extension. Aujourd'hui cette fabrication est faite en trois parties : 1" évaporation des vinasses ; S"" calcination du produit ; 3* affmage du salin. Les deux premières sont exécutées dans le même appareil.

1993. Évaporation et calcination, — Les vinasses, à la sortie des alambics ont une densité de 8 degrés (densimétriques) ; elles renferment des acides libres, dont nous avons expliqué l'origine §§ 48 et 4 45; on sature ces acides avec les eaux faibles obtenues dans lavage du résidu insoluble des salins traités précédemment, et l'on fait évaporer les dissolutions neutres dans des chaudières placées au-dessus du four de calcination, afin d'utiliser la chaleur presque totale de ce four. On établit ces chaudières en château d'eaw, c'està-dire en contre-bas les unes des autres, pour laisser déverser le liquide de la première dans la seconde et ainsi de suite; la dernière étant la plus rapprochée du foyer de calcination et supportant la plus grande chaleur, parce qu'elle renferme le liquide de plus grande densité. On ne porte pas cette densité d'abord à plus de 20 ou 21 degrés (densimétriques), pour éviter la formation de

dépôts qui mettraient promptement les chaudières hoirs de service; on fait couler le liquide dans des cristallisoirs où le dépôt se forme avec beaucoup moins d'adhérence et où on peut reprendre Tesuimère pour achever Topération, non plus dans des chaudières où un dépôt nouveau se formerait avec des suites encore plus désastreuses, mais dans le four de calcination lui-même.

Le dépôt formé dans les cristallisoii*s est en grande partie composé de sulfate calcaire; si Ton passait la densité 91 degrés (ISiO), ce sulfate resterait uni avec des proportions notables de sulfate potassique, comme Font montré récemment des expériences de Ditte (1).

1294. On a fait varier laïorme des fours destinés à achever cette évaporation et à calciner les résidus. Pendant longtemps on a fait usage du four employé par Dubrunfaut. C'était un four à réverbère, dont la sole était divisée en deux parties : la premièi^e (dans l'ordre du travail) était la plus éloignée du foyer, là plus large, et correspondait à la pai^tie la plus surbaissée de la voûte ; la deuxième, contiguë au foyer, pouvant par suite atteindre aisément la chaleur rouge correspondait à la partie élevée de la voûte. Un réservoir en tôle placé sur le four recevait les eaux-mères surnageant le dépôt de sulfate de chaux des cristallisoirs et servait en même teoips à réchauffer ces eaux et à les verser. par une vanne et un tube de fonte au travers de la voûte (ou des parois du fourneau), sur la première sole, où l'évaporation ne tarde pas à être terminée* Quand la pâte saline à pris une consistance suffisante, l'ouvrier introduit un ringard par l'un des soupiraux disposés à l'extrémité du foor opposée au foyer et pousse le salin charbonneux par-dessus le premier autel dans la deuxième cuve ; bientôt ce salin arrive à la chaleur rouge et peut être extrait par des portes latérales, pour être conduit aux ateliers de lessivage,

199tt. Un des fours dont les bonnes dispositions ont été généralement appréciées et le plus répandu jusqu'à présent était celui de

(i) Comptes rendue, t. LXXXIV, p. 86.

FABRICATION DES POTASSES. 751

E. Porion, l'un de nos distillateurs les plus distingués. Ce four est construit d'après le principe de l'emploi de la chaleur de calcination à l'évaporation des vinasses. La construction en est simple. Le four est partagé en deux parties : le four proprement dit ou plutôt les fours, car il en existe six ou huit dans le même massif et le carneau d'évaporation.

Chacun des fours placés dans le massif le plus éloigné de la dieminée reçoit peu à peu, le plus régulièrement possible, une quantité de vinasse concentrée d'abord dans le carneau, puis dans une chaudière établie sur le massif des fours. La vinasse concentrée descend de cette chaudière directement dans les fours par des tubes defonte munis de soupapes* Un foyer situé à l'extrémité du massif porte les fours à la températuae rouge et permet de conduire la calcination jusqu'à la disparition complète de toute matière organique et même du charbon. Lés fumées passent dans le deuxième massif où est disposé le carneau d'évaporation. C'est une vaste chambre où sont installés deux évaporateurs composés chacun par un assemblage de palettes fixées sur un arbre horizontal, creux, mis en mouvemeiit par une machine à vapeur et les transmissions nécessaires. La vinasse des colonnes distillatoires, amenée d'abord dans un bac logé sur le massif du carneau, y est notablement échauffée avant de descendre par un tube jusque dans le carneau; tombant sur les palettes animées d'une rotation plus ou moins . rapide, elles sont projetées de toutes parts en gouttelettes au travers d'un air chaud qui leur enlève beaucoup d'eau, en vapeur pure, et s'échappe avec cette vapeur dans la cheminée. La vinasse est concentrée de 3 ou 4 degrés (densimétriques), à 35 ou 40 degrés. Elle forme en bas du carneau une couche où une pompe rotative puise régulièrement pour la conduire dans la chaudière au-dessus des fours. Ces dispositions permettent une économie de charbon notable : i kilogramme de houille suffit pour évaporer i3 kilogrammes d'eau, à peu près une fois et demie ce qu'il évapore dans les meilleurs générateurs.

Un four suffisant pour le travail de 10 000 kilogrammes de mélasse en vingt-quatre heures ne coûte pas plus de 6000 francs, tout

compris, fours et cameau. La consommation de houille ne dépasse pas 150 francs par jour.

Le salin obtenu dans un état d*homogénéité suffisante par une agitation manuelle continue dans chaque four est tiré encore chaud, demi-fondu, au moyen de ringards en fer et mis en tas dans l'atelier jusqu'à refroidissement presque complet. L'air achève à peu près complètement d'en brûler le carbone et d'oxyder les sulfures produits pendant la calcination par l'action du carbone et des sulfates. C'est un des principaux embarras de la fabrication, cette formation de sulfures, et il est utile de faire disparaître des produits aussi nuisibles, à presque tous les emplois ultérieurs, en les réoxydant et les ramenant à l'état de sulfates. On y pâment, mais trèsdiflicilement.

1996. Je ne donnerai pas le dessin du four Porion, parce qu'un nouveau four, encore plus avantageux, a été imaginé récemment par mon élève et ami Werotte, de Liège (Belgique). Voici le dessin de ce four, où Ton trouvera tous les bons côtés du four Porion, augmentés d'une disposition ingénieuse et excellente, pour remédier au défaut grave de Tentraînement des composés volatils, des chlorures surtout, qui, en présence des vapeurs d'eau à la chaleur rouge, corrodent les briques et détruisent en peu de temps les parties du fourneau dont la réparation est la plus cour teuse. »

Dans le four Werotte, dont la figure 246 ne représente que la partie nouvelle et en même temps principale, on traite les eaux-mères du rései^oir M en les faisant tomber par le tube M 0 dans la cuve en briques R; elles y sont évaporées par le courant d'air chaud, dont l'aspirateui* V est la cause puissante; les flammes et fumées du foyer seraient arrêtées complètement sur la cloison de briques R, dont le pied baigne dans le Uquide; une aspiration, capable de vaincre l'ob^acle que quelques centimètres d'eau saline lui opposent, est donc nécessaire. La sole d'incinération (non représentée) est placée à gauche du foyer A sous un^e voûte surbaissée, à l'extrémité de laquelle est placé le foyer principal. A est relativement très-

. FABRICATION DES POTASSES. 753

petit (plus petit que dans le dessiu, où j'ai voulu surtout montrer la partie dont l'application est la plu^ générale) ; son office est borné à brûler les flammes produites par Tincinération des salins et le combustible du grand foyer. Toutes les cendres, en grande partie rabattues dans la première chambre I, sont absolument retenues

FcG. 2i6.

parla dissolution saline en BRC; les gaz permanents seuls parviennent à l'aspirateur avec la vapeur aqueuse ; celle-ci est condensée en une eau dont l'évacuation a lieu par le tube L, dans un bac, ou un puits absorbant; les gaz sont re jetés dans l'air par la cheminée H.

Les avantages de ce système sont bien évidents : les briques ne sont plus corrodées aux parties vulnérables du four. Les produits de condensation des vapeurs de tous les volatils, chlorures, etc., ne sont plus perdus; on peut les recueillir dans la première chambre et ils sont loin de n'avoir aucune valeur ; ce qui échappe est arrêté

dans le liquide R et ne laisse aucune perte. La combustion dans les II. 48

754 FABRICATION DU SUCBE.

foyers a lieu sous une pression de 6 à 8 centimètres d'eau, absolument constante^ et, par conséquent, en d'excelienles conditions. Ces avantages ne sont pas notablement réduits par la dépense de l'aspirateur. L'achat n'en est pas très-coûïeux, le fonctionnement pas davantage ; il n'exige pas de réparation, sa température ne montant pas à plus de -h 75 degrés. On peut le remplacer par un injecteur ou une trompe qui condenserait puissamment les vapeurs d'eau (1).

1229. Au lieu de brûler la vinasse dans un four, comme nous venons de l'indiquer, on pourrait la distiller en vase clos et en tirer des produits utiles. 'Cette distillation donne beaucoup d'ammoniaque et de combinaisons félidés renfermant des ammoniaques composées ; parmi ces combinaisons existent des substances alcooliques. Le produit brut de la distillation se partage, (îomme toujours, en deux parties : l'une aqueuse, surnageante, de couleur jaune brunâtre, marquant de 3 à i degrés (densimétriques), l'autre goudronneuse plus lourde. 100 kilog. de mélasse donnent en moyenne 20 à 23 kilog. de vinasse à 33 degrés (densimétriques) et 10 à 11 de liquide aqueux dislillé. Ce liquide très-alcalin dégage, par les acides puissants, de l'acide carbonique, de l'acide sulfhydrique, de l'acide cyanhydrique, et laisse un sel ammoniacal de l'acide puissant employé. La dissolution de ce sel faite avec un lé^er excès de l'acide puissant donne, par évaporation dans une cornue, un peu d'acide cyanhydrique et des produits alcooliques et méthyliques d'une odeur infecte : ce §ont des éthers sulfhydriques et cyanhydriques mélangés d'alcools; plus tard passe un liquide très-acide donnant avec le carbonate de soude une solution presque incolore, dont l'évapoi-ation laisse un résidu cristallin déliquescent, plus ou moins coloré. C'est un mélange de sels de soude à acides de la série C*°H^*, monédique (formique), diédique (acétique), etc.

(1) Beaucoup d'applications utiles peuvent être faites du système Werotle; c'est évidemment un excellent moyen d'éviter les fumées noires dans les villes, d'arrêter les vapeurs dangereuses de certaines industries, par exemple les fours à zinc, plomb, cobalt, vermillon, etc. — Un grand nombre sont déjà établies.

La partie goudronneuse donne, à la distillation, des sels ammoniacaux, surtout du carbonate et du sulfhydrate, et des produits huileux de D < I. Comme dans toutes les distillations de ce genre, les produits huileux sont en partie solubles dans les acides chlorhydrique ou sulfurique : cette partie est un mélange d'alcaloïdes volatils très-analogue à celui qu'on obtient dans la distillation du suintate brut de potasse. La partie insoluble dans les acides est en partie soluble dans la potasse caustique, comme d'ordinaire, et la solution traitée par un léger excès d'acide chlorhydrique donne un corps huileux renfermant de l'acide hexafébique (phénique). Enfin la partie des produits huileux, insolubles à la fois dans les acides et les alcalis caustiques , parait formée de plusieurs hydrocarbures d'un équivalent élevé.

Les gaz produits par la distillation des résidus de vinasses m'ont donné presque les mêmes résultats que ceux du suintate brut, en fi-aclionnant par quart : .

l** quart. 2« quart. 3° quart. 4« quart.

Acide carbonique 54«« 36« 20« 8«

Oxyde de carbone 26 9 4 1.5

Monhydrobène (hydrogène protocarboné). 2 4.5 11 14.5

Hydrogène ,. 18 5 65 76

TÔÔ" ÏÔÔ" lôô" lôô"

1998. Au moment où j'allais publier cette étude, G. Vincent a montré le parti, très-utile, obtenu de la calcination des masses salines en vases clos. Cette partie de la fabrication subit un grand changement; on obtient tout le salin à l'état charbonneux, sans aucune perte, et les produits volatils contenant une quantité notable de matières utiles donnent un bénéfice très-sérieux (1).

Le principal résultat de cette étude est celui-ci : les éthers et alcools distillés de la partie aqueuse, saturée par un léger excès d'acide sulfurique, sont uniquement monéniques (ou méthyliques). La vinasse provenant de 100 kilogrammes de mélasse donnerait l"*-,4 d'alcool monénique (esprit de bois) à 90 degrés, rendement supérieur à celui de la carbonisation du bois. — Sur tous les autres

(1) Comptes rendus, LXXXIV, 214.

points^ raccord avec mes résultais est encore plus grand ; les acides volatils tirés de la même distillation ont été changés en éthers dont la distillation a donné :

l<^ de 55° à 58* éther monédique (formique). , 2« — 74» à 77« — diédique (acétique). 30 — 95» à 98* — triédique (propioniqoe). 4« — H4» à 119« — télrédique (butyrique). 5" — 133* à 136* — pentédique (Talérianique). 6« — 162« à i65» — hexédique (caproïque).

Le résidu de sulfate d'ammoniaque laissé par la même liqueur contient, outre les 2 kilogrammes de ce sulfate {par 100 de mélasse), environ 1 ^^\,S7 d'eau mèro à 33 degrés (densimétriques) presque uniquement formée de sulfate de triénammoniaque (triméthylamine).

Les alcalis tirés du goudron par la potasse bouillent de 110 à 360 degrés. — La portion huileuse, insoluble dans les acides et les alcalis, ne contient ni hexafène (benzine), ni heptafène (toluène).

Les gaz ont été trouvés :