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deux électrodes et il est mis en rotation par un champ magnétique produit par une bobine plongée dans un bain d'huile qui est destiné à assurer l'isolement complet des diverses parties de l'appareil et le refroidissement de l'électrode extérieure (l'huile est maintenue froide par un serpentin à eau). L'air arrivant par l'espace annulaire compris entre les deux électrodes, après avoir été transformé en composés nitrés, s'échappe par une petite conduite inférieure en poterie. CORRECTION ### APPAREIL DE MOSCICKI Une électrode en cuivre cylindrique b est traversée par un courant d'eau qui, entrant par la partie supérieure, sort en m. L'autre
qui, entrant par la partie supérieure, sort en m. L'autre électrode a porte un bourrelet i; c'est entre i et la paroi extérieure de b que l'arc s'amorce. Cet arc monte ensuite entre les électrodes et se trouve mis en rotation par un champ magnétique produit par une bobine h ; r, serpentin à eau servant de réfrigérant; e, tuyau d'arrivée de l'air dans l'espace annulaire; g, conduite en poterie de déchappement de l'air après sa transformation en composés nitrés. leur allongement et enfin leur extinction. Passant sous silence les premiers essais, qui furent effectués avec des machines statiques, nous
premiers essais, qui furent effectués avec des machines statiques, nous indiquerons que l'on employa rapidement des dynamos accouplées à des transformateurs, capables de produire de très hauts voltages. Dans l'espace compris entre les deux cylindres, on insufflait un mélange d'air, d'oxygène et de vapeur d'eau qui, par l'action de l'oxygène, sous l'influence des arcs, donnait bientôt naissance à de l'acide nitrique. La dynamo employée par Bradley était une machine à courant continu et à inducteur « séparément excité ». Le pôle négatif de cette dynamo est relié, pendant le fonctionnement de l'installation, au cylindre mobile de l'appareil producteur d'acide nitrique.
de l'installation, au cylindre mobile de l'appareil producteur d'acide nitrique. Les pièces fixes de cet appareil producteur sont reliées par l'intermédiaire de bobines d'induction qui sont destinées à préserver la génératrice des courts circuits susceptibles de se produire au moment de la formation des petits arcs reliés en grande quantité. Le cylindre mobile est mouvé par un moteur indépendant de l'appareil, moteur qui imprime à ce dernier une vitesse moyenne de 500 tours par minute. Dans un des modèles adoptés par Bradley, les contacts étaient au nombre de 138 ; le nombre total des arcs produits par minute avec ce
le nombre total des arcs produits par minute avec ce dispositif était de 414.000. L'air sortant de cet appareil contiendrait, selon MM. Escard et Bainville, 2,5 environ des composés oxygénés de l'azote capables de donner naissance à de l'acide nitrique pur. Si on suppose que le bioxyde d'azote est transformé en acide nitrique, 100 kilogrammes d'acide nitrique fabriqués correspondent à une dépense de 8 fr. 30 d'énergie mécanique. Cet acide, absorbé dans sa presque totalité par des solutions de soude ou de potasse au fur et à mesure de sa production, est livrable au commerce sous forme de nitrates. Bradley,
production, est livrable au commerce sous forme de nitrates. Bradley, au cours des expériences inquiétantes auxquelles il se livrait, a adopté un dispositif un peu différent du précédent au point de vue de l'utilisation de l'arc électrique. Ce dispositif est assez ingénieux. En effet, un arc électrique ordinaire de grande puissance est toujours volumineux, dense, et il n'est pas aisé de le faire traverser par une quantité d'air qui soit proportionnelle à son intensité électrique. Aussi Bradley eut-il recours à un procédé permettant de diviser l'arc électrique de grande énergie en une multitude de petits arcs. Poursuivant ses recherches, Bradley
en une multitude de petits arcs. Poursuivant ses recherches, Bradley imagina un autre dispositif se signalant par la disposition des électrodes dans la chambre de réaction. Chaque récipient reçoit deux électrodes et possède deux ouvertures dont l'une, située à la partie inférieure, est destinée à l'arrivée de l'air et dont l'autre sert à la sortie des gaz nitreux. Une dynamo et des récipients placés sous chaque récipient, fournissent le courant électrique. Les produits prenant naissance dans ces transformateurs arrivent dans une tour de condensation; une pluie d'acide sulfurique dissout ces gaz et entraîne le liquide dans une sorte de chaudière
gaz et entraîne le liquide dans une sorte de chaudière chauffée par un foyer spécial. Les gaz évaporés se condensent avec une certaine rapidité dans un serpentin et se rendent ensuite dans un récipient tubulaire de forme spéciale où l'on peut aisément les recueillir à l'état liquide. De nombreux essais ont démontré que, pour produire de grandes quantités d'acide nitrique, il fallait installer un très grand nombre de condensateurs, car on ne peut dépenser qu'une quantité d'énergie relativement faible dans chaque circuit. Aussi le chimiste Moscicki a-t-il essayé un autre procédé consistant à utiliser un arc de 3.000 volts mis
procédé consistant à utiliser un arc de 3.000 volts mis en rotation continue par un champ magnétique et qui a donné, dans la suite, d'excellents résultats. L'appareil de Moscicki (fig. 4) se compose d'une électrode intérieure cylindrique en cuivre, traversée par un courant d'eau renouvelé sans cesse et circulant de haut en bas. L'autre électrode, extérieure, également cylindrique, porte un bourrelet, et c'est entre ce bourrelet et la paroi extérieure de l'électrode initiale intérieure qu'est amorcé l'arc électrique servant à produire les composés nitreux. Une fois qu'il est amorcé, cet arc monte entre les deux électrodes et il est mis
arc monte entre les deux électrodes et il est mis en rotation par un champ magnétique produit par une bobine plongée dans un bain d'huile qui est destiné à assurer l'isolement complet des diverses parties de l'appareil et le refroidissement de l'électrode extérieure (l'huile est maintenue froide par un serpentin à eau). L'air arrivant par l'espace annulaire compris entre les deux électrodes, après avoir été transformé en composés nitrés, s'échappe par une petite conduite inférieure en poterie. Cet appareil permet d'obtenir 60 grammes d'acide nitrique par kilowatteheure, soit 525 kilogrammes par kilowatt-an. Dans plusieurs usines importantes, on utilise aujourd'hui le
par kilowatt-an. Dans plusieurs usines importantes, on utilise aujourd'hui le four Pauling, dont le fonctionnement est particulièrement simple. Le four Pauling consiste, en effet, en une ossature de briques réfractaires dans laquelle l'arc électrique est soufflé par un courant puissant arrivant sur l'arc par la base. Deux autres courants placés obliquement de chaque côté de l'arc et soufflant dans le même sens complètent le premier. Cette disposition, très facile à réaliser comme construction, présente de sérieuses garanties d'économie au point de vue entretien et durée. Dans les appareils Ferranti, destinés également à la production des oxydes d'azote, on utilise un
également à la production des oxydes d'azote, on utilise un champ magnétique pour la rotation de l'arc. On peut effectuer le refroidissement brusque des gaz combinés et chauds par l'effet d'une détente considérable dans une tuyère, l'étendue de la détente au-dessus ou au-dessous de l'atmosphère étant obtenue à volonté. Le schéma n° 5 de cet appareil comporte une légende explicative du fonctionnement du dispositif Ferranti ; les électrodes circulaires sont disposées concentriquement et laissent un espace annulaire au travers duquel jaillit l'arc. On met cet arc en rotation en utilisant un enroulement convenable autour de l'électrode interne, de manière à
un enroulement convenable autour de l'électrode interne, de manière à laisser un passage ininterrompu pour que l'air pénétrant sous pression puisse traverser l'arc sans aucune difficulté. Pratiquement, l'air qu'on doit transformer en oxyde d'azote passe d'abord dans un turbocompresseur à effets multiples et pourvu de refroidisseurs intermédiaires ; après compression, il pénètre ensuite dans la chambre à arc. Les gaz formés et chauffés au contact de la flamme électrique sont d'abord refroidis par détente dans une tuyère ; les gaz d'échappement passent ensuite dans un réservoir à vide, relié lui-même à une pompe à vide. Il est important que, avant
à une pompe à vide. Il est important que, avant que la détente commence dans la tuyère, la combustion soit complète afin d'obtenir un effet maximum de refroidissement. Dans un autre dispositif imaginé par les chimistes français Limb et Louis, on a surtout cherché à obtenir une grande stabilité de l'arc, qui est maintenu en équilibre par l'action combinée de deux forces répulsives. Dans le procédé Brisset et Muguet (fig. 6), on utilise un arc électrique mobile verticalement de bas en haut et soumis, pendant son mouvement ascensionnel, au flux d'un aimant qui le suit, quelle que soit sa position,
d'un aimant qui le suit, quelle que soit sa position, dans la chambre à réaction. L'appareil comprend une tour de forme rectangulaire et très étroite, de façon à laisser très peu de place entre l'arc électrique et les parois intérieures. Les briques possèdent, de distance en distance, des nervures en saillie sur l'intérieur, ce qui produit un brassage très actif des gaz, qui sont obligés de revenir sur l'arc dans leurs courses de va et vient. Un élément important de l'appareil est constitué par un fort aimant dont les sabots embrassent la partie la plus étroite de la tour ;
embrassent la partie la plus étroite de la tour ; ces sabots sont munis de talons et fournissent ainsi une grande concentration des lignes de force en un point donné de la chambre de chauffe. Ces sabots sont munis eux-mêmes d'antennes qui se prolongent jusqu'à la partie supérieure de la tour, produisant ainsi la fermeture de celle-ci par l'arc lui-même. Le mouvement des gaz se effectue de bas en haut dans ce dispositif, ce qui permet d'utiliser aussi bien le courant à haute tension provenant d'un transformateur que le courant d'une dynamo. Dans un autre ordre d'idées, le docteur Schönherz
d'une dynamo. Dans un autre ordre d'idées, le docteur Schönherz a imaginé un procédé permettant d'obtenir artificiellement le nitrate de calcium en partant de l'air atmosphérique. A cet effet, on fait naître un arc électrique dans un tube cylindrique vertical entre une électrode disposée au fond de ce cylindre et sa paroi latérale. La très haute température qui règne dans le four permet ainsi aux éléments de l'air d'entrer aussitôt en combinaison et de donner naissance à de l'oxyde d'azote. De tous les procédés connus c'est incontestablement celui imaginé par Birkeland et Eyde qui a reçu les applications les plus
Birkeland et Eyde qui a reçu les applications les plus importantes ; il consiste à utiliser l'action de l'arc électrique pour la production des réactions chimiques déterminées, mais en limitant son rôle de manière qu'aucune réaction secondaire ne vienne contrarier les produits déjà formés. Nous dirons d'abord quelques mots des principes théoriques sur lesquels cette méthode est basée. Si l'on place deux électrodes pointues en cuivre aux bornes d'un alternateur à haute tension et perpendiculairement à la ligne des pôles d'un fort électro-aimant, on peut facilement observer la production d'une flamme due à l'électricité et qui prend la forme d'un
flamme due à l'électricité et qui prend la forme d'un disque au lieu d'affecter la forme d'un cylindre ou d'un cône renversé (figures 7 et 7 bis, page 135). Ainsi donc, dans des conditions déterminées, on peut réaliser des disques lumineux au moyen d'électrodes creuses de cuivre ; voici l'explication que Birkeland donne de ce très curieux phénomène : « Dès que le courant électrique se manifeste, prend naissance, aux extrémités des électrodes assez rapprochées, un arc très court qui constitue pour ce courant un conducteur extrêmement facile à déplacer et à étirer dans un champ magnétique intense et étendu,
et à étirer dans un champ magnétique intense et étendu, puisqu'il comprend vers le centre près de 4.500 lignes de force par centimètre carré. » Quand l'arc est formé, il se déplace dans le sens perpendiculaire aux lignes de force, d'abord rapidement, puis avec une vitesse plus faible jusqu'au moment où les extrémités des électrodes éloignent l'arc électrique. La longueur de l'arc augmente, sa résistance s'accroît également et la tension monte aussi jusqu'à suffire à la formation d'un nouvel arc, petit, dont la résistance est faible ; de ce fait, la tension entre les électrodes baisse instantanément et l'arc allongé
la tension entre les électrodes baisse instantanément et l'arc allongé se trouve éteint. Dans le courant continu on n'a qu'un demi-disque ; dans le cas du courant alternatif on a un disque complet, stable, homogène et très éclairant, comme le montrent nos schémas. Ces quelques explications étaient absolument indispensables avant de procéder à la description du four Birkeland-Eyde. Le four Birkeland-Eyde est l'élément fondamental de la fabrication électro-chimique de l'acide nitrique. Ce four est construit en matériaux réfractaires, capables de résister à la haute température qui règne dans la chambre à feu ; extérieurement, il est enveloppé d'une armature métallique.
à feu ; extérieurement, il est enveloppé d'une armature métallique. Le premier appareil construit se composait d'une chambre étroite située au centre dans un sens perpendiculaire à celle des lignes de force d'un système d'aimants composé par deux puissants électro-aimants ayant leurs pôles tournés en dedans vers la partie centrale de l'appareil et dans l'axe de la chambre à feu. L'arc électrique était produit par des électrodes refroidies intérieurement par une circulation d'eau. Avec 1.000 chevaux, on obtenait des flammes ayant 1 m. 80 de diamètre ; l'appareil avait une hauteur de 2 mètres et la partie où se produisait
hauteur de 2 mètres et la partie où se produisait la flamme n'avait que 80 millimètres de largeur. L'air pénètre dans un tel four par les électrodes à la vitesse de 150 litres à la minute (fig. 9); il en sort par des conduites amenant les produits d'oxydation dans des tours qui sont destinées à les transformer en acide nitrique d'abord, puis, ensuite, en nitrates. Les fours de grande puissance installés en Norvège ont subi de nombreuses modifications qui ont donné à l'appareil Birkeland-Eyde une stabilité remarquable, à tel point qu'il peut être utilisé pendant une année sans nécessité d'aucun
qu'il peut être utilisé pendant une année sans nécessité d'aucun réglage. Une usine employant ce procédé comprend une série de bâtiments situés dans le prolongement l'un de l'autre et comprenant : le bâtiment des fours, voisin de celui qui contient les tours d'oxydation ; le bâtiment des tours d'absorption où se produit la condensation de l'acide ; le bâtiment de fabrication du nitrate de chaux, et, enfin, les magasins de manipulations, d'emballage, etc. Une des installations les plus modernes comprend une salle contenant trente-deux fours électriques dont vingt-sept fonctionnent à la fois, les cinq autres constituant des appareils de rechange
la fois, les cinq autres constituant des appareils de rechange quand les premiers chôment (fig. 10). Huit ventilateurs, placés dans les sous-sols de la salle des fours, envoient l'air dans ces derniers, avec une vitesse régulière que l'on peut régler à volonté. Le four Birkeland, tel que nous venons de le décrire, donne simplement de l'oxyde azotique ; d'autre part, nous savons que l'oxydation de l'azote produite à haute température est une opération réversible. Par conséquent, pour obtenir un rendement maximum il faut que le four laisse sortir les gaz contenant les vapeurs nitreuses à une température très inférieure à
contenant les vapeurs nitreuses à une température très inférieure à celle qui correspond à leur formation. Aussi, à la sortie des fours, les gaz passent-ils d'abord dans des chaudières tubulaires qui abaissent leur température vers 250° ; on les dirige ensuite dans des réfrigérants spéciaux en aluminium où leur température ne tarde pas à tomber à 500 environ. On prépare par les mêmes procédés électro-chimiques le nitrate de chaux et le nitrate de soude. Les gaz séjournent ensuite dans les tours d'oxydation où l'oxyde azotique se transforme en peroxyde d'azote, puis dans les tours d'absorption où l'acide nitrique se forme.
puis dans les tours d'absorption où l'acide nitrique se forme. L'acide nitrique concentré a, commercialement, une valeur beaucoup plus grande que l'acide ordinaire ; on a donc cherché à l'obtenir industriellement avec le minimum de frais. On utilise à cet effet de la chaleur abandonnée par les gaz nitrés eux-mêmes au sortir du four électrique et on leur fait parcourir une espèce de circuit qui permet d'employer leurs calories d'une manière pratique et économique. Il y a deux phases de concentration : la première fait monter de 36 à 60 la teneur de l'acide en produit pur et la deuxième
la teneur de l'acide en produit pur et la deuxième élève cette teneur jusqu'à 95 et 98 en acide nitrique pur. La première concentration est faite par contact direct des gaz chauds avec l'acide faible dans les tours de concentration où une partie de l'eau contenue dans les acides s'évapore. La deuxième partie de l'opération s'effectue en mélangeant l'acide nitrique à 60 à deux fois à peu près son poids d'acide sulfurique à 92. Le mélange est introduit dans une autre tour chauffée extérieurement par les gaz du four ; on recueille alors de l'acide nitrique très fort et d'une
on recueille alors de l'acide nitrique très fort et d'une très grande pureté. Comme l'a exposé avec une remarquable clarté M. Escard, la chaleur des gaz sortant des fours électriques est employée dans les trois opérations suivantes : Pour concentrer l'acide sulfurique de 77 à 92 : pendant cette opération, la température des gaz s'abaisse de 800 à 5000 ; dans la distillation du mélange d'acide nitrique à 60 et d'acide sulfurique à 92 : la température est abaissée, dans un temps relativement court, de 5000 à 3500 environ. Dans la concentration de l'acide nitrique de 35 à 60 par
la concentration de l'acide nitrique de 35 à 60 par contact direct des gaz : l'abaissement de température a lieu alors de 3500 à 5000 et parfois légèrement plus. Cette fabrication d'acide nitrique concentré et pur rend de précieux services à l'industrie, les produits commerciaux étant généralement saturés de vapeurs nitreuses et d'un prix que les procédés électro-chimiques ont largement et heureusement concurrencé. Dans certaines usines, la production électro-chimique des composés nitrés est exclusivement destinée à la fabrication du nitrate de chaux, soit en passant par l'acide nitrique faible, soit par absorption directe et immédiate des gaz nitrés par la
par absorption directe et immédiate des gaz nitrés par la chaux. À l'heure où notre attention est tournée non seulement vers la fabrication, mais encore vers l'agriculture, il n'est peut-être pas inutile de dire quelques mots sur les procédés employés pour obtenir le produit qui donne en culture les résultats les plus remarquables. Le procédé le plus simple consiste à neutraliser l'acide qui sort des tours de granit par du calcaire grossièrement concassé. Cette opération s'effectue dans de grandes cuves de granit ; les qualités fertilisantes du nitrate de chaux ainsi fabriqué sont au FIG. 13. ATELIER DE BROYAGE DE
ainsi fabriqué sont au FIG. 13. ATELIER DE BROYAGE DE LA CYANAMIDE moins égales à celles du nitrate de soude du Chili. M. Schloesing fils a imaginé, d'autre part, un procédé qui a pour but de fabriquer directement du nitrate de chaux sans passer par l'intermédiaire de l'acide nitrique et qui consiste essentiellement à faire absorber, à température élevée et à sec, par des bases fixes, les oxydes d'azote. M. Schloesing a utilisé un dispositif composé d'une caisse remplie de matière que l'on peut porter à une température voisine de 350° -400°. Dans cette caisse se trouvent des cylindres métalliques
350° -400°. Dans cette caisse se trouvent des cylindres métalliques terminés par des calottes demi-sphériques dans lesquelles passent des tubes de communication entre les divers cylindres, qui contiennent, en quantités bien déterminées, des morceaux de chaux vive agglomérés par la chaleur. Les gaz nitreux sortant du four Birkeland passent par un dessiccateur, pénètrent dans le premier cylindre, puis successivement dans les autres. Les gaz nitrés se transforment intégralement et presque instantanément en nitrate de chaux. Cette méthode permet d'utiliser entièrement l'azote fabriqué dans les fours électriques et il n'y a aucune perte de ce gaz au moment de l'absorption des
aucune perte de ce gaz au moment de l'absorption des oxydes nitreux par la chaux. Les produits pouvant être obtenus par les procédés Birkeland-Eyde sont : le nitrate de soude, l'acide nitrique pur et le salpêtre. Nous reproduisons un schéma de la préparation industrielle de ces produits, tous de première importance (fig. 12). Nous ne saurions terminer cet article sans consacrer quelques lignes à la cyanamide calcique, connue encore sous le nom de chaux azotée ; c'est un produit artificiel très précieux contenant de l'azote, du carbone et du calcium. La fabrication de la cyanamide calcique est basée sur la
La fabrication de la cyanamide calcique est basée sur la possibilité de combiner, à des températures plus ou moins élevées, l'azote avec des métaux parmi lesquels il convient surtout de citer le magnésium et le calcium. Ce fut en 1895, au cours de diverses expériences, que Frank et Caro remarquèrent que les carbures alcalino-terreux absorbaient l'azote sous l'influence de la chaleur. En France, la plus importante usine appliquant ce procédé est celle de Notre-Dame de Briançon ; comme le carbure de calcium constitue la matière première la plus importante de cette fabrication, on a eu soin d'installer l'usine à cyanamide
cette fabrication, on a eu soin d'installer l'usine à cyanamide à côté d'une usine à carbure. Le carbure de calcium est concassé dans un casse-pierre à mâchoires, puis est envoyé dans un moulin à boulets et passe finalement dans un tube garni de silex. Le carbure, réuni dans une trémie, est chargé directement dans les fours servant à la préparation de la cyanamide ; quant à la préparation de l'azote, elle se fait dans un atelier spécial au moyen d'appareils perfectionnés de Linde. Le carbure, qui est placé dans des fours cylindriques, est chauffé à une température voisine de 1.100°,
fours cylindriques, est chauffé à une température voisine de 1.100°, en même temps qu'on le fait traverser par un courant d'azote. L'opération dure de quinze à cinquante-six heures et l'on est prévenu de la terminaison de la réaction par une élévation de température qui se manifeste très nettement en passant par un maximum. Une fois retirée des fours, la cyanamide calcique est soumise au broyage dans un concasseur (fig. 13), puis on la réduit en poudre très fine et on l'ensache pour l'expédition. TABLEAU SYNTHÉTIQUE DE M. ESCARD Ce tableau montre les différents emplois de l'acide nitrique et de ses
montre les différents emplois de l'acide nitrique et de ses composés. Dans la majorité des cas, ce corps donne de bons résultats et paraît se comporter, au point de vue de la fumure de la terre et du rendement des récoltes, comme le sulfate d'ammoniaque. Nous reproduisons ci-dessous un graphique intéressant de M. Escard donnant, par kilogramme de terre, le poids d'azote nitrifié par la cyanamide et par d'autres engrais plus ou moins azotés. En résumé, d'après les recherches nombreuses auxquelles a donné lieu l'emploi de la cyanamide, on peut dire que ce produit est un engrais azoté de haute
dire que ce produit est un engrais azoté de haute valeur, comparable par ses effets au nitrate de soude et au sulfate d'ammoniaque. De plus, elle peut être introduite dans le sol à l'état de mélange avec d'autres engrais phosphatés ou potassiques, en une seule fois, à l'automne. Ainsi donc, que nous soyons en guerre ou que nous soyons revenus au temps de paix, la fabrication de l'acide azotique et de ses composés est de toute première importance. La préparation électro-chimique de l'acide nitrique et de ses composés rend actuellement les plus grands services à la fabrication de nos explosifs