Production et applications   

Actuellement, le sel ignigène est produit dans des évaporateurs clos travaillant en cascade (multiple effet) ou avec thermocompression de vapeur. La technique des sondages permet d’atteindre la formation salifère à exploiter (sondages groupés ou isolés). De l’eau douce est injectée, puis extraite sous forme de saumure. Celle-ci contient environ 300 g/l de sel. Elle est dirigée vers une station d’épuration, et gagne ensuite les évaporateurs de la saline. Un seul évaporateur suffit avec la thermocompression (utilisée pour la première fois, en 1877, dans la saline de Bex, en Suisse). La vapeur produite par l’ébullition de la saumure est réchauffée par compression mécanique, le compresseur étant entraîné par une turbine ou un moteur électrique. Ce procédé s’est surtout développé dans les entreprises pouvant disposer d’électricité à bas prix. A la sortie des évaporateurs, le sel est essoré (il contient encore 3 % d’humidité) et séché (moins de 0,1 %). A partir du sel fin ainsi obtenu, on peut, par compaction (sous l’effet d’une forte pression les cristaux de sel s’agglomèrent) fabriquer des pastilles (ou des berlingots) et des plaques, elles-mêmes broyées et criblées pour obtenir des grains de la taille voulue. De lourdes presses permettent aussi de fabriquer des blocs comprimés destinés à l’alimentation du bétail.

Un sondage est un trou pratiqué dans le sol. Son diamètre varie avec la profondeur du gisement qu’on veut atteindre. Les Chinois en effectuent dès le XIIe siècle. Le niveau voulu de la formation salifère est atteint avec des tiges de bambou jusqu’à 80-100 m. Il est alors procédé à l’exploitation de la source salée ou au lessivage du gisement de sel. Désormais, on met dans le forage une seconde colonne de tubes d’un diamètre inférieur à celui-ci et dont l’extrémité correspond au fond de la future chambre de dissolution. De l’eau douce est injectée par l’espace annulaire. La saumure est extraite par le trou central.

L’exploitation de sondages groupés n’est pas rare. Le sel est lessivé par circulation de l’eau dans la formation salifère. Un champ de sondages communiquant entre eux en comporte plusieurs dits d’inspection et un d’extraction. La dissolution s’effectue dans les premiers. Les insolubles se déposent au fond des cavités. La saumure extraite contient des sulfates et des chlorures de calcium et de magnésium. Il arrive que le sulfate de calcium cristallise dans les conduites en relation avec la profondeur du gisement. Le développement des cavités est surveillé très attentivement à l’aide de sondes à ultrasons. Reliées à un ordinateur, celles-ci assurent une connaissance exacte de leur forme. La distance entre un point donné de la cavité sous contrôle et l’émetteur-récepteur (dont est munie la sonde) est calculée en mesurant le temps mis par un son dont on connaît la vitesse de propagation. En orientant sa tête dans toutes les directions, on relève ses dimensions.

Comme elles sont stables et étanches, ces cavités sont parfois utilisées pour le stockage des hydrocarbures. En observant d’infimes modifications dans le débit de saumure qui sourd de celle d’Etrez (Ain), les chercheurs du Laboratoire de mécanique des solides ont vérifié que ces écarts tenaient à des déformations d’origine lunaire. De telles mesures sont utiles pour mieux connaître les propriétés mécaniques de l’ensemble du globe.

Dans une installation à multiple effet, le premier évaporateur (ou effet) est chauffé par condensation de vapeur vive à basse pression produite par une chaudière. La vapeur dégagée par l’ébullition de la saumure qu’il contient est utilisée pour chauffer le second effet, et ainsi de suite jusqu’au dernier où la vapeur est condensée (condenseur alimenté en eau froide). Les salines modernes, qui comptent plusieurs effets, ont un bon rendement thermique. Dans ces évaporateurs, l’ébullition de la saumure s’effectue sous vide, à des pressions décroissantes.

Le chauffage de ces installations est souvent effectué par de la vapeur à basse pression, obtenue par détente de vapeur à haute pression dans une turbine à contre-pression. Cette méthode permet d’obtenir, à un prix de revient avantageux, l’énergie électrique nécessaire à l’installation d’évaporation. Lors de chacune des phases d’évaporation, la pression, et la température d’ébullition correspondante de la saumure, s’établissent à des niveaux décroissants à partir de l’évaporateur de tête. Dans un quadruple effet, par exemple, les pressions et les températures d’ébullition de la saumure peuvent s’échelonner de la manière suivante :

1er effet : 1,2 bar et 115 °

2ème effet : 0,5 bar et 92 °

3ème effet : 0,2 bar et 71 °

4ème effet : 0,1 bar et 51 °

Le rendement thermique d’un multiple effet est d’autant meilleur que le nombre d’évaporateurs disposés entre la source chaude (vapeur) et la source froide (condenseur) est élevé.

Les salines modernes comportent quatre ou cinq effets, quelquefois six.

Le principe de la thermo-compression est relativement ancien, mais il n’a reçu d’application industrielle qu’avec l’apparition des turbo-compresseurs de grande puissance qui ont remplacé les compresseurs à pistons, lourds, encombrants, et de débit limité (utilisés, par exemple, dans la saline de Salies-du-Salat, de 1885 jusqu’en 1970).

Dans ce procédé, la vapeur produite par l’ébullition de la saumure est comprimée mécaniquement par un compresseur,ce qui a pour effet de la réchauffer à la température nécessaire pour chauffer la saumure. L’ébullition s’effectue à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique afin d’éviter les entrées accidentelles d’air, préjudiciables à la marche du compresseur. Avant d’être admise dans le compresseur, la vapeur passe dans un laveur qui la débarrasse des micro-gouttelettes de saumure en suspension produites par l’ébullition.

La mise en service d’une thermo-compression exige de la vapeur, pour porter la saumure à un niveau de température suffisant pour permettre le démarrage du compresseur. En régime établi, un faible appoint de vapeur est souvent nécessaire pour assurer la stabilité de l’installation. Ce procédé d’évaporation a un très bon rendement thermique, mais il consomme surtout de l’électricité, énergie coûteuse lorsqu’elle est obtenue à partir de combustibles primaires fossiles.

La recherche d’un bilan énergétique optimal incite les saliniers à combiner, au mieux, multiple effet et thermo-compression. C’est le cas dans les salines de Varangéville (France) et de Ciro Marina (Italie). La thermo-compression consomme de l’énergie mécanique, qui est produite sur place par détente de vapeur haute pression dans une turbine à contre-pression. La vapeur basse pression est utilisée pour alimenter un multiple effet. Cette combinaison permet, notamment, de produire, à des conditions avantageuses, la totalité de l’énergie électrique nécessaire à l’installation d’évaporation. Parmi les autres procédés, il faut mentionner la pompe à sel et le cristalliseur " OSLO ".

Alimentées en " fines ", certaines salines tirent parti de ces poussières de sel gemme grâce à une installation comportant un dissolveur et un cristalliseur entre lesquels circule, en circuit fermé, un volant de saumure. Le dissolveur, alimenté en sel brut, sature à chaud la saumure en circulation qui, après clarification, est évaporée par détente dans le cristalliseur où on obtient un sel fin marchand. L’originalité de ces installations tient au fait que la vapeur produite par l’évaporation de la saumure est utilisée pour préchauffer la saumure alors que, dans les installations fonctionnant en circuit ouvert de saumure, la condensation de cette vapeur se fait dans des échangeurs. L’évaporation par détente de la saumure peut s’effectuer de deux manières. Soit dans une série d’évaporateurs en cascade. Dans ce cas, la saumure sort du dernier étage à 40 ° environ, puis elle est réchauffée à contre-courant, par mélange avec la vapeur produite lors des détentes successives et, enfin, par un appoint extérieur de vapeur vive compensant les pertes. C’est le procédé dit par " détente étagée ". Soit dans un évaporateur unique, où la vapeur produite est élevée, par compression mécanique, à la température à laquelle se réchauffe la saumure par mélange. Un faible appoint de vapeur suffit à équilibrer le bilan thermique du système.

Le cristalliseur permet produire, avec le rendement thermique des appareils sous vide, un sel susceptible de se substituer au gros sel. Ce type d’appareil fonctionne comme les évaporateurs classiques. Toutefois, l’évaporation et la cristallisation se font dans des récipients séparés et le grossissement des cristaux de sel procède de la technique du " lit fluidisé ". Sursaturée après détente dans un corps cylindrique, la saumure est introduite au bas d’un cristalliseur dans lequel un courant ascendant maintient en suspension dans cette saumure une importante quantité de cristaux de sel en cours de croissance. Lorsque ceux-ci ont atteint la taille requise, ils décantent au bas du cristalliseur d’où ils sont extraits. Selon ce procédé, on obtient, par attrition, des billes de sel au lieu de cristaux cubiques. Il a été amélioré dans les salines de Bayonne où, depuis 1988, un évaporateur-cristalliseur produit des billes de 5-6 mm de diamètre à raison de 10 000 t/an. Broyées, elles donnent un sel grenu qui remplace le sel de poêle traditionnel.