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était perdue d'autre part par l'usure du plomb, plus grande, ici, que dans le cas de l'emploi de la vapeur. Schématiquement, notre appareil se compose de huit petites chambres de forme quelconque, par exemple carré de 4 X 4 et 9 mètres de hauteur. Deux de ces chambres servent pour la fabrication proprement dite, les deux dernières pour la récupération des produits nitreux. Chaque chambre est reliée à la suivante par un long tuyau de 20 à 25 mètres, de forme plate mesurant 2 mètres X 0,20 de telle sorte que les gaz cheminent en montant, tandis que les liquides
que les gaz cheminent en montant, tandis que les liquides cheminent en descendant. Ces tuyaux de communication possèdent un rebord de chaque côté de façon que l'on puisse couler de l'eau sur la partie supérieure en 20. Suivant l'effet à obtenir, quant à la réfrigération, ces tuyaux seront complètement immergés dans l'eau, ou bien on pourra supprimer totalement cette dernière. La communication allant du plomb à la chambre 1, possède une direction différente des autres, de sorte que les deux premières communications sont parallèles cette première communication est munie d'un siphon déversant en 22 l'acide qui s'y est condensé. La
siphon déversant en 22 l'acide qui s'y est condensé. La pente donnée à tous les tuyaux reliant les chambres, est très faible, afin que l'eau de réfrigération ait le temps de se mettre en équilibre de température, le plus possible avec l'extérieur. Pour un observateur placé au point a1 et regardant les chambres, l'ensemble des communications présente une succession de Croix de Saint André, où les gaz et liquides cheminent constamment en sens inverse. Les cuvettes des chambres 1, 2, 3 et 8 sont reliées entre elles, celles des chambres 6 et 10 le sont également l'acide des cuvettes 1
6 et 10 le sont également l'acide des cuvettes 1 - 8 se rend dans les bacs de 53°, tandis que l'acide de 9 et 10 se rend aux bacs d'acide nitreux, où se rend également l'acide des Gay-Lussac. Aux points j8-j8', j9-j9', etc., on coulera suivant les cas la quantité nécessaire d'acide des chambres. Les gaz sortent de la chambre 1 au point 14 situé en bas, ils arrivent en 18, cheminant de bas en haut, en pente très faible, sur une longueur de 20 mètres environ, de 18, ils entrent dans la chambre 2 en 17 en suivant
ils entrent dans la chambre 2 en 17 en suivant alors une pente rapide ils sortent de cette chambre à 11 par le bas en 12' vont gagner la chambre 3, en pente d'ordre très faible jusqu'en 19 pour y entrer au sommet en 20, etc. Tout le système est terminé par un ensemble de bacs et tuyaux en grès de développement réduit et possédant rigoureusement la même disposition que l'appareil en plomb les 4 premiers bacs de grès contiennent de l'eau, les 2 derniers, du sulfurique fort Ce système, qui, placé après le gaz Gay-Lussac aura pour but de
qui, placé après le gaz Gay-Lussac aura pour but de capter N2O5 par simple épaisseur. L'application intégrale du principe de notre appareil veut que plus on élève la production par mètre cube, plus on diminuera les volumes affectés aux réactions mais en en augmentant leur nombre, de façon à nous tenir dans les températures les plus propices pour les réactions. Établissant sa théorie, Sorel énonça une doctrine, qui, pour ainsi dire, résumait toute sa vie de travail sur les chambres. "Toute la chimie des chambres de plomb, dit-il, dépend de différences de températures qui existent dans les divers points d'une
différences de températures qui existent dans les divers points d'une même section transversale". Si, comme on a lieu de le croire, Sorel a raison, notre appareil se trouvera dans les meilleures conditions pour l'obtention de haute production par mètre cube. Nous avons d'ailleurs pensé qu'il était plus logique, non d'établir une théorie en vue de connaître la marche des gaz intérieurs, mais d'indiquer à ceux-ci, un chemin à suivre a priori, chemin réduit au minimum dans une section perpendiculaire aux appareils. Ceci, aura comme premier avantage de nous libérer de certaines hypothèses plus ou moins fantaisistes qui soi-disant, servaient d'indications
certaines hypothèses plus ou moins fantaisistes qui soi-disant, servaient d'indications pour la place des pulvérisateurs. Nous pouvons, croyons-nous, aborder avec succès un autre point important de la fabrication. En effet, on sait que l'azote qui se produit dans les chambres, donne, en présence d'air, des oxydes supérieurs de l'azote et quand il y a contact avec un acide sulfurique suffisamment concentré, l'oxydation s'arrête au terme N2O3 qui se combine pour donner SO2 NO2 mais N2O3, si le contact n'est pas l'élément entre les oxydes d'azote et le sulfurique, il se forme N2O2 qui se combine également pour donner SO2 N2O4
forme N2O2 qui se combine également pour donner SO2 N2O4 mais avec apparition d'acide nitrique. Car ici, ces différences seront très accentuées dans le minimum de temps; au contraire des grandes chambres, où elles ne sont que de 8 à 9 pour une température de 60. Puisque nous travaillons dans le plomb, il faudra préférer la réaction reconnue par Lunge comme principale bien que Sorel ait toujours trouvé des quantités appréciables d'acide nitrique à côté de N2O3, dans le cas de la fabrication intensive. Quoi qu'il en soit, si N2O3 est l'intermédiaire nécessaire à la fabrication, nous serons, d'après les
est l'intermédiaire nécessaire à la fabrication, nous serons, d'après les réactions ci-dessus, dans les meilleures conditions, puisque nous pouvons faire en sorte que le contact entre les gaz et les acides soit intime et immédiat en tous lieux et à tous moments. Essayons maintenant d'établir une comparaison entre la production du Glover et celle des chambres. Divers auteurs, en sondant les températures intérieures des chambres, ont toujours constaté un maximum à 30 centimètres du bain acide, correspondant à une production maximum donc le contact du bain est favorable à la fabrication, tout comme les parois des chambres. Dans les chambres
fabrication, tout comme les parois des chambres. Dans les chambres il est difficile de savoir quel est, des deux phénomènes, celui qui produit le plus d'effet, mais en examinant le travail du Glover, on peut se rendre compte de l'effet du bain seul. En effet, un Glover de 3 mètres de diamètre intérieur et d'une hauteur de 9 mètres, possède une zone de concentration d'environ 3 mètres, soit la hauteur de grille et 1,70 au-dessus; il reste alors un volume de 43 mètres cubes environ pour la fabrication. Ces 43 mètres cubes ne sont pas comparables au volume d'une chambre,
mètres cubes ne sont pas comparables au volume d'une chambre, puisque le Glover est garni d'un remplissage qui occupe à peu près les 7/8° du cube véritable, et dont le but purement mécanique est de retarder la chute des liquides et de les diviser. On arrive donc à supposer, puisque le dit Glover fait produire 500 kilogrammes d'acide (en 24 heures) qu'un mètre cube du Glover fabrique de 500 à 600 kilogrammes d'acide par 24 heures. Or ici l'influence des parois est pratiquement nulle, seul, le coulage de l'acide est suffisant pour conserver aux gaz la température la plus efficace
suffisant pour conserver aux gaz la température la plus efficace pour la fabrication. Si dans notre appareil nous coulons une quantité suffisante d'acide des chambres aux points 23, 24, etc., on obtiendra un contact parfait et continu des gaz et de l'acide des chambres, et vu la construction du système, ce coulage nous occasionnera une dépense de force négligeable. Nous nous rapprocherons donc de la forme du travail du Glover tout en nous différenciant de la marche des tours intermédiaires. Cette analyse de la marche du Glover nous conduit à envisager la vitesse de réaction. Alors que les chambres paraissent
envisager la vitesse de réaction. Alors que les chambres paraissent réduire cette vitesse, le Glover au contraire, l'accélère dans de grandes proportions. Gmelin paraît le premier s'être occupé de cette question, d'autres, tel Sorel expliquent qu'il faut un certain temps pour que les réactions directes et inverses puissent se produire grâce au stock relativement faible de produits nitreux. De même, examinant la régénération des composés nitreux, en particulier le peroxyde d'azote, des auteurs modernes disent : Ce corps ne pouvant se dissoudre qu'en se dédoublant en acides nitreux et nitrique, met sans doute un certain temps à se fixer. Conception
met sans doute un certain temps à se fixer. Conception vague à vrai dire de la vitesse de réaction, et en somme à peu près dénuée de sens au point de vue pratique de fabrication. À défaut de mesures, la pratique montre que les gaz mettent un temps appréciable à réagir chacun sait, en effet, que faisant une modification à la marche d'un appareil, telle injection de vapeur, d'eau pulvérisée, addition d'acide nitrique ou d'oxygène, ce n'est qu'après une heure et demie à avoir fait ces changements que l'on en constate les effets par l'examen des lanternes par exemple. Aussi,
constate les effets par l'examen des lanternes par exemple. Aussi, dirons-nous qu'un appareil doit produire un travail maximum dans le temps minimum il est donc logique de supprimer ces énormes volumes reconnus non seulement inutiles, mais nuisibles puisque les gaz perdront un temps appréciable à les parcourir en y réagissant très faiblement. Nous pourrions ajouter que les systèmes sans chambres, paraissent nous donner raison, puisque certains affirment que ces appareils ont pu produire de 350 à 500 kilogrammes de NO2 par mètre cube et que la vitesse de réaction y serait 18 fois plus grande que dans les chambres ordinaires.
serait 18 fois plus grande que dans les chambres ordinaires. Est-ce à dire que ces systèmes soient à recommander? Ce que nous savons est suffisant pour dire que ces appareils comportent beaucoup d'aléas et surtout des dépenses exagérées. Enfin nous avons à examiner la régénération des produits nitreux dans notre appareil. Il va s'en dire, qu'aux points 23 et 24, on coulera si besoin est, de l'acide H2SO4, et en énorme quantité. De la sorte que le même acide accomplisse un grand nombre de fois le circuit fermé allant des bacs aux points 23 et 24 le même mode d'arrosage
bacs aux points 23 et 24 le même mode d'arrosage étant employé pour le Gay-Lussac. Ceci nous amène à dire un mot sur certaines idées couramment admises. Sorel, entre autres auteurs, préconise de faire d'énormes Gay-Lussac, il donne les chiffres suivants de deux appareils : Appareil 1 Gay-Lussac. Volume de chacun 30 mètres cubes. 3 x 30 = 90 » Le premier appareil recueille Gay-Lussac. 500 kilos N2O2 Total. 500 par 24 heures. Le deuxième appareil recueille Gay-Lussac. 600 kilos N2O2 Total. 600 par 24 heures. Soit 540 kilogrammes de SO2 pour 60 mètres cubes de Gay-Lussac et 613 kilogrammes
SO2 pour 60 mètres cubes de Gay-Lussac et 613 kilogrammes de SO3 pour 180 mètres cubes de Gay-Lussac. Cette énorme disproportion entre le volume des Gay-Lussac et le poids de l'anhydride nitreux recueilli, montre que l'idée de volume seule, appliquée à la récupération des produits nitreux est ici insuffisante, et qu'à notre avis, l'expression de volume ne peut pas être séparée de celle d'arrosage. Autrement dit, une tour de dimensions très réduites mais arrosée selon la quantité ordinaire de SO2 pour équilibrer la dépense du Glover et arrosée abondamment par ce même sulfurique nitreux, parcourant ainsi très rapidement, et un
ce même sulfurique nitreux, parcourant ainsi très rapidement, et un grand nombre de fois, le circuit allant du monte-acide au Gay-Lussac, donnera, ainsi que nous nous en sommes assuré, des résultats très intéressants. Cette façon de faire est réalisée fort simplement le Gay-Lussac est arrosé par un robinet de SO2 et par un second robinet venant des bacs d'acides nitreux supérieurs il est évident que ce second coulage ne demande aucun réglage, plus il sera intense, meilleure sera la récupération, tout dépend de la puissance du monte-acide. Disons aussi qu'un puissant coulage de cet acide de retour empêche dans de
puissant coulage de cet acide de retour empêche dans de grandes proportions les dépôts de boues dans le Gay-Lussac, et ceci à son importance, on en conviendra. Cette marche nous éloigne de la conception de Luty, qui trouve que les Gay-Lussac fonctionnent mal, quand les gaz parcourent un long tuyau avant leur entrée dans le Gay-Lussac (1). Cette remarque donne raison à notre façon d'opérer si les Gay-Lussac donnent un nitreux de qualité médiocre, c'est qu'en effet le « grand tuyau » a condensé le sulfurique entraîné à l'état de brouillard, cet acide marqué de 55 à 58 B., ainsi
brouillard, cet acide marqué de 55 à 58 B., ainsi condensé au sein de l'atmosphère nitreuse constitue un puissant absorbant des gaz nitreux, puisque l'on peut obtenir dans ce cas un acide contenant 150 grammes SO3 par litre. C'est pourquoi nous dirigeons ce nitreux aux bacs du Gay-Lussac et non dans l'acide des chambres, où il serait très dilué et d'une très faible efficacité. Il nous sera possible alors, d'abandonner les Gay-Lussac recommandés par Niedenfur et Lüty, de 3 mètres de diamètre et de 15 à 20 mètres de hauteur, dans lesquels la dépense de force motrice d'alimentation est supérieure
dans lesquels la dépense de force motrice d'alimentation est supérieure aux gains du nitreux récupéré et ici, également, tout est une question de dépenses. Nous dirons en terminant ce rapide examen que nous croyons être sur la bonne voie pour résoudre en partie le problème de la fabrication de l'acide sulfurique économiquement ces projets considérés au seul point de vue de la réfrigération rationnelle d'un mélange de gaz et de vapeurs par l'air seul, sans s'occuper des réactions intérieures, ont été réalisés par nous-mêmes dans différentes usines, entre autres pour la fabrication de l'acide nitrique, et nous pouvons assurer avoir
la fabrication de l'acide nitrique, et nous pouvons assurer avoir pleinement réussi. (1) Congrès de Chimie de Quesneville, septembre 1906. MÉTALLURGIE La viscosité des laitiers de haut fourneau et de ferrochrome (Études Chimiques). La détermination de la viscosité des laitiers de haut fourneau a beaucoup plus qu'un intérêt théorique. Considérés à un point de vue large, les laitiers sont des silicates complexes, semblables à ceux que la nature a produits avec une étonnante variété, que l'homme a encore étendue par la fabrication du verre et des émaux. Ces silicates, et spécialement les feldspaths alcalins possèdent avec la silice la propriété
spécialement les feldspaths alcalins possèdent avec la silice la propriété commune de n'avoir pas de point de fusion défini ils se ramollissent progressivement et deviennent plus fluides en raison de l'élévation de la température. La mobilité de la masse fondue exerce une influence sur la solidification ultérieure et la cristallisation des composés définis en formation, d'où l'intérêt que le problème de la viscosité présente pour la minéralogie et aussi pour la physique du globe. Le métallurgiste doit fondere ses minerais avec des fondants qui ensuite donnent des laitiers surnageant le métal. La pureté de celui-ci dépend de réactions où les
métal. La pureté de celui-ci dépend de réactions où les laitiers prennent une part importante, et c'est pour la bonne réussite de celles-ci que le métallurgiste recherche un laitier limpide. On n'avait cependant, jusque dans ces derniers temps aucune connaissance expérimentale de la viscosité à différentes températures, de laitiers de compositions diverses et le fait que les constituants de certains silicates complexes, la silice et les oxydes réfractaires entrent aussi dans la composition des matières servant à fabriquer les creusets ou autres appareils nécessaires à ces déterminations, rendait les expériences particulièrement difficiles. Ont employé dans les laboratoires de Pittsburgh, et
particulièrement difficiles. Ont employé dans les laboratoires de Pittsburgh, et par lequel il semble qu'on ait pour la première fois, surmonté les difficultés que présentent les mesures de viscosité aux températures du fer liquide. Le sujet a été porté devant la Faraday Society, par une communication de M. Feild. « The Viscosity of Blast Furnace Slag and its relation to Iron Metallurgy ». Les personnes chargées de hauts fourneaux savent que les laitiers sont plus visqueux que le fer fondu qu'ils recouvrent M. Feild a montré que la forte viscosité et le ramollissement graduel du laitier, semblaient dus à la
et le ramollissement graduel du laitier, semblaient dus à la silice et non à l'alumine et autres oxydes présents, et à la silice elle-même, et non aux composés du silicium, en général. Cela se peut, mais toutes les substances se ramollissent avant leur fusion, et étant données nos connaissances encore faibles sur la manière dont se comportent les matières réfractaires pures, il est difficile d'admettre une affirmation aussi générale. Il est toutefois intéressant de rapporter que, suivant Lagarde, les atomes de silicium et d'oxygène de la silice ne sont pas disposés séparément en des points définis (nœuds d'un réseau spatial)
disposés séparément en des points définis (nœuds d'un réseau spatial) assemblage réticulaire mais que les molécules de silice sont associées en ces points. Dans le cas des liquides, des molécules fortement associées ou polymérisées, semblent être caractéristiques d'une grande viscosité de même, l'association de plusieurs molécules peut être la cause fondamentale de la viscosité élevée de la silice et des silicates. En avançant cette idée, basée sur l'étude de la structure cristalline, à l'aide des rayons X, Feild s'appuie aussi sur les considérations relatives à la constitution des solides et des liquides, que Langmuir (Irving) ont publiées l'année dernière. Eu
des liquides, que Langmuir (Irving) ont publiées l'année dernière. Eu distinguant avec Werner et d'autres, entre les valences primaires et les restes de valences, Langmuir conclut que le poids moléculaire n'a qu'une faible importance, même dans le cas des liquides. Nous pouvons, à cette occasion, suivre M. Feild dans ces spéculations, mais nous considérerons avec lui l'importance de la viscosité du laitier au point de vue de l'économie de combustibles et des opérations métallurgiques. S'il est possible, en théorie, de donner à un mélange de silicates une fluidité suffisante pour fluer du trou de coulée d'un haut-fourneau, il est nécessaire,
fluer du trou de coulée d'un haut-fourneau, il est nécessaire, dans la pratique, que cette fluidité soit obtenue, à une température qui ne soit pas supérieure à la résistance haute de l'enveloppe du fourneau et ne demande pas une consommation exagérée de combustible. On peut, généralement, trouver des fondants convenables pour toutes les espèces de minerai mais leurs compositions doivent être étudiées, et chaque haut fourneau a son caractère particulier. La fluidité désirable pour la fusion et la pureté du métal n'est pas seulement une question d'un certain nombre d'unités de chaleur, mais il faut atteindre une certaine température. Quoique
de chaleur, mais il faut atteindre une certaine température. Quoique ce point soit indiqué, on a coutume d'admettre tacitement que la réaction CO + O2 → CO2 pourrait, en effet, produire une chaleur suffisante au voisinage des tuyères. Or la combustion du charbon n'est pas alimentée par de l'oxygène, mais avec de l'air, où le gaz comburant est dilué non seulement par une proportion constante d'azote, mais aussi avec de l'humidité, dont la quantité varie d'une heure à l'autre, et dans le rapport de à ou au cours de l'année. Quand Gailey a montré, en 1905, au fourneau Isabella de
Quand Gailey a montré, en 1905, au fourneau Isabella de la Carnegie Steel Company, à Pittsburgh, que des variations constantes de l'efficacité du refroidissement étaient souvent dues aux variations de l'humidité, et non à des changements dans la qualité du coke, et que de l'air sec passant à travers un réfrigérant à ammoniac assurait une production de métal uniforme, très En suivant l'article du Proceedings du Royal Society of London, du 18 mai 1916, p 529, où se trouve décrit le procédé que, MM. Feild (Alexander II.) et Wilcox (F. IJ ), du bureau des Mines (Etats-Unis), amélioré, on discuta
IJ ), du bureau des Mines (Etats-Unis), amélioré, on discuta longtemps sur les véritables causes de cette amélioration, ladin (A.), Feild, paraissent avoir été les premiers à reconnaître que la fusion adéquate du laitier nécessitait une certaine température minimum et un certain nombre de calories qui étaient pris aux dépens de ce que Johnson (J.-H.) appelait respectivement la chaleur spécifique du four, et la densité spécifique de l'engrais. Le Bureau des Mines et M. Feild ont étudié le problème de la chaleur utile au point de vue de la formation du laitier. La fonction chimique principale du laitier est de
du laitier. La fonction chimique principale du laitier est de désulfurer le fer, qui s'était combiné au soufre du coke pour donner du sulfure de fer. Il n'est pas certain que la désulfuration se produise précisément suivant la formule généralement acceptée, c'est-à-dire que la chaux s'emparerait du soufre. Il se peut que les aluminates, dissous dans les silicates du laitier, agissent réellement comme désulfurants, ainsi que Turner (T.), en 1905, et Schäfer en 1913, l'ont suggéré. Dans certains cas la réaction se produira seulement à la surface de séparation du fer et du laitier, et le sulfure résultant, probablement celui
fer et du laitier, et le sulfure résultant, probablement celui de calcium doit pouvoir se diffuser rapidement en dehors du fer, de manière à empêcher l'arrêt prématuré de la réaction réversible. Cette condition exige un laitier mobile et la réaction se produirait également, il faut le remarquer, entre les globules de fer tombant au fond du fourneau et la couche contiguë de laitier. Maintenant les expériences qui seront décrites montrent que la viscosité d'un laitier de haut-fourneau, à une température allant de 1500 jusqu'à 2000 et même 3000 pouvait avoir une bonne valeur moyenne de 250, en prenant pour unité,
une bonne valeur moyenne de 250, en prenant pour unité, la viscosité de l'eau à 20°. Ces chiffres montrent suffisamment l'importance de cette recherche. En premier lieu, Feild s'assura jusqu'à quel point, les épreuves avec les cônes ou montres de Seger, renseigneraient sur la viscosité des matières en dehors de celle qui constituait les cônes. Au point de vue céramique, elles seront fréquemment tout à fait suffisantes pour déterminer les températures de ramollissement et de fluée d'un mélange donné. La température de ramollissement n'est nullement un critère de la viscosité de la matière, cependant elle en résulte. Dans les mélanges
de la matière, cependant elle en résulte. Dans les mélanges de composition de laitiers, qui ne sont jamais aussi riches en silice que les matières réfractaires, quand elles consistent essentiellement en silice une basse température de ramollissement et une teneur élevée en silice marchent de pair. Pour les laitiers du commerce, un taux de silice de 39 % est probablement une bonne moyenne. M. Feild a étudié 8 laitiers de ce genre le tableau 1 que nous donnons, est un extrait de celui de l'auteur. Il donne, en centièmes, la proportion des divers constituants, et, en degrés centigrades, la température
proportion des divers constituants, et, en degrés centigrades, la température de ramollissement. TABLEAU I. – Températures de ramollissement des matières. Marques de l'analyse SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO MnO CaS Températures Laitiers 8,0 8,0 – – 32,0 50 0,1 2,0 12,5 à 15 F 450 6,5 0,5 0,5 3,8 1,79 E 5,0 1,5 0,2 0,5 -25,3 110 3,5 5, 12,5 à 13,5 C 3,5 1,3 0,5 6,3 64 0, 5,4 1,3 1.3 C 3,5 1,8 0,5 0,5 6,3 64 0,5 5, 1.3 Nous donnons par suite, ce qui est apparemment le fer total calculé en oxyde ferrique. À l'exception