CHAPITRE III

§ 1. — Verre soluble

Depuis longtemps on connaît les combinaisons solubles de la silice avec la potasseou la soude. Déjà, au xvne siècle, l’alchimiste Glauber indiquait le mode de préparation d’une de ces combinaisons, qu’il appelait « liqueur des cailloux ».

En 1825, Fuchs, de Munich, étudia les propriétés d’une autre de ces combinaisons à laquelle il donna le nom de « verre soluble » ; mais ce ne fut qu’à la suite des travaux de Liebig et de Kuhlmann que l’on trouva à cette matière des emplois nombreux, pour le durcissement des pierres, des plâtres, pour les usages en teinturerie, etc.

49. — Fabrication. — Très généralement, le verre soluble est préparé avec de la soude, le prix élevé de la potasse la faisant rejeter pour cette fabrication.

Le verre soluble peut être obtenu par voie sèche et par voie humide.

Voie sèche. — La maison Kuhlmann, de la Madeleine-

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les-Lille, s’est fait une réputation justement méritée dans la fabrication du verrre soluble. Suivant la destination du produit, on choisit comme alcali la potasse ou la soude, la potasse étant spécialement réservée pour les produits destinés à la peinture murale.

Le silicate de soude est principalement employé à la préparation des bains pour la fixation des mordants dans les manufactures de toiles peintes.

Kuhlmann emploie comme silice le sable pur qu’on trouve dans les environs de Creil ; la potasse provient du raffinage des salins de betteraves ; quant à la soude, qui est employée à l’état de carbonate, elle est préparée suivant la méthode Leblanc et soumise ensuite à une purification.

M. Kuhlmann fils a imaginé un procédé ingénieux qui donne des résultats très satisfaisants. Il traite les nitrates de potasse ou de soude par le sable, dans des fours à réverbère et obtient ainsi, du même coup, de l’acide nitrique et une masse poreuse qui, suffisamment chauffée, après départ de l’acide azotique, fournit du silicate de soude ou de potasse.

Pour la préparation de verre soluble moins pur, destiné à la silicatisation des matériaux de construction et pour lesquels une des qualités les plus recherchées est le bon marché, on fait usage de matières premières non purifiées.

Une composition fréquemment employée est :

On fond ce mélange sur la sole d’un four à réverbère à flamme directe. La rapide destruction des parois du four

Sable

Sulfate de soude Charbon

100 parties 60 »

sous l’action du sulfure de sodium qui se forme tout d’abord est le principal inconvénient du procédé. 11 importe de choisir avec soin les matériaux qui entrent dans la construction du four.

Les parois latérales et la coupole sont en grès naturel à grain très fin et bien homogène. Ces grès sont taillés de façon à se présenter à l’intérieur du four perpendiculairement à la direction des couches de stratification.

La sole du four, qui est en matériaux réfractaires, repose sur un lit de sable de 5 centimètres d’épaisseur. En disposant les pierres formant la sole, il faut avoir bien soin de laisser entre elles un espace libre d’environ 2 centimètres, afin d’assurer la libre dilatation.

Pour former la voûte, on dispose, l’un à coté de l’autre, des blocs de grès réfractaire, taillés en arceaux, chacun d’eux s’appuyant des deux côtés du four sur un mur en maçonnerie. Chaque bloc constituant une fraction indépendante peut être remplacé au cours du travail sans interrompre l’opération. Dans cette voûte sont ménagées des ouvertures pour le chargement des matières.

On compte que la fonte d’une charge de 2250 kilogrammes exige douze heures. Lorsque le produit est complètement fondu, on débouche un trou de coulée, ménagé dans la partie la plus chaude du four, et la matière est reçue sur des plaques en fonte où elle se refroidit.

Pour purifier le silicate brut et le mettre en forme commerciale, on le broie grossièrement et on le met en digestion avec de l’eau sous pression, dans de grands récipients autoclaves en fonte ou en tôle. La liqueur est ensuite amenée dans des réservoirs en tôle où elle se clarifie. Afin de détruire de petites quantités de sulfure de sodium qui la colorent, on traite la liqueur par le chlorure de chaux.

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La liqueur claire est ensuite décantée et concentrée jusqu’à 40° ou 50° Baumé, dans des bassines en fonte chauffées à feu nu par les gaz brûlés en retour qui s’échappent du foyer.

Il importe que l’évaporation soit faite sans interruption, sans quoi il se produit à la surface une pellicule assez résistante qui ralentit beaucoup la concentration.

Dans certains cas, on prépare un verre plus siliceux en attaquant le sable comme il vient d’être dit, et en opérant ensuite la dissolution à l’aide de liqueurs alcalines sous pression.

Voie humide. — M. Kuhlmann emploie pour cette fabrication le silex pyromaque ou pierre à fusil, qui abonde dans la craie des environs de Lille.

Ces silex sont d’abord portés à la température rouge, puis étonnés par immersion brusque dans de l’eau froide. Cette double opération amène la réduction du silex, en menus fragments, en même temps que leur décoloration par suite de la combustion des matières bitumineuses qui les imprègnent.

Ainsi préparées, les pierres sont placées sur une tôle perforée placée dans un autoclave chauffé à feu nu. On laisse, entre la plaque de tôle et le fond de l’autoclave, un espace de 10 à 15 centimètres afin d’éviter tout contact direct du silex avec le fond de l’appareil. On introduit dans l’autoclave une dissolution de potasse ou soude caustique à 20° Baumé (densité 1,16), et on élève la température jusqu’à obtenir dans l’autoclave une pression de 6 atmosphères que l’on maintient pendant six heures.

On fait alors écouler la solution de silicate, dont la densité oscille généralement entre 1,26 à 1,28 (30° ou 32° Baumé), ce qui est la limite de concentration du silicate

§ l . — VERRE SOLUBLE

par voie humide. Si on voulait obtenir des solutions plus denses en employantdes lessives alcalines de densité supérieure à 1,16, il se précipiterait une grande quantité d’un silicate plus acide insoluble, qui diminuerait notablement la teneur en silice de la solution de verre soluble.

Emploi de la farine fossile. — On a essayé de faire usage, pour la préparation du verre soluble, d’une espèce de silice hydratée, relativement pure, dite « farine fossile », qui se trouve en puissants gisements à Ebsdorf, à Oberhohe et à Hützel. On attribue la formation de ces gisements à des dépôts de coquillages ou carapaces d’infusoires, mélangés à d’autres matières parmi lesquelles domine la poussière des fleurs de pin. Cette farine fossile, excessivement poreuse et très légère, a pour composition chimique :

Silice 86,44

Carbonate de chaux 1,31

Peroxyde de fer 1,48

Argile 1,64

Matières organiques. .. . 2,31

Eau 6,73

Son état de division extrême la rend très facilement attaquable par les lessives alcalines. Ainsi des lessives d’une densité 1,2, agissant sous une pression de 3 atmosphères, donnent, au bout de trois heures, un verre renfermant 3 parties de silice pour une partie d’alcali, résultat qui serait loin d’être atteint avec le silex.

Pour l’emploi, la farine fossile doit être calcinée à une température très élevée, opération qui est excessivement longue, car la faible densité du minéral le rend extrême-

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ment volumineux et fort peu conducteur de la chaleur. En raison de cet inconvénient, l’emploi de cette matière fut presque complètement abandonné jusqu’en ces derniers temps.

La question a été reprise par M. Capitaine à la suite de la mise en pratique de nouveaux procédés de calcination, dus à MM. Grtine et Hagemann, procédés qui ont abaissé considérablement le prix de revient de la farine fossile calcinée.

Dans un réservoir autoclave muni d’agitateurs et rempli aux 2/ 3 de lessive alcaline de densité 1,22 à 1,24, M. Capitaine ajoute une quantité de farine calcinée telle que, pour une partie de soude hydratée, il y ait 2,8 parties de farine. On élève la température jusqu’à obtenir une pression de 3 atmosphères qu’on maintient pendant trois heures. Au bout de ce temps, la silice est complètement dissoute, et la liqueur se clarifie très rapidement. S’il y avait excès de farine ou cuisson suffisante, la couleur du liquide serait d’un blanc rougeâtre, et la clarification ne se ferait que très lentement.

Il importe de ne pas employer de lessive trop dense, sans quoi on s’exposerait à obtenir un verre trop concentré, qui ne se clarifierait qu’avec une extrême lenteur.

On peut combiner l’emploi de la farine fossile avec celui du flint, en préparant d’abord un verre très alcalin, que l’on transforme ensuite en silicate neutre, en le mettant en contact avec la farine dans un autre appareil.