TRAVAUX D'EBELMEN RELATIFS À LA CHIMIE GÉNÉRALE

Beaucoup de chimistes s'étaient occupés avant Ebelmeii des nombreux composés dérivés de Tesprit-de-vin (alcool); mais aucuu d'eux n'avait porté son attention sur les éthers produits par les acides borique et silicique, et personne ne pouvait dire ce qu'ils étaient, ni même assurer la possibilité de leur existence. Ce fut donc & Tétonnement de tous qu'Ebelmen indiqua le moyen de les former, et qu'il fit connaître au monde savant les propriétés si remarquables qui les distinguent des autres éthers.

Ce ne fut pas le hasard qui le conduisit k la découverte de Véiher borique j mais yn raisonnement rigoureux que lui suggéra le procédé dont C.-G. Gmelin s'était servi pour déterminer la proportion de l'acide borique contenu dans des minéraux. Des sels fixes et de l'acide borique, à l'état anhydre, sont en présence ; le poids de l'ensemble est connu \ si l'acide n'est pas libre, il est susceptible de le devenir en pr(*sence de l'alcool dont on humecte le mélange et qu'on cnAamme ensuite. L'acide borique se volatilise en colorant la flamme en vert. On réitère le mélange de l'alcool et Tinflammation, jusqu'à ce que la flamme cesse d'être verte. Alors la dimiuution dy poids de la matière fixe donne, selon Gmelin, la quantité de l'acide borique qui a été vola* lilisée.

Voilà le point de départ; voici le raisonnemeut et l'expérience d'Ebelmen. L'eau entrant en ébullition à une température plus élevée que l'alcool, doit avoir pins d'aptitude que lui pour déterminer la volatilisation de l'acide borique, s'il n'y a pas d'action chimique entre ces corps. Ebclmen constate que lorsque l'eau évapore 4 d'acide

( '7) borique, l'alcool eu évapore 44 • î' ^'^ couclul qu'il y a action chimique entre ceux-ci et que probablement il se produit UD composé éthéré.

L'expérience, fruit de cette induction, donne Yéther horique.

Ces détaik, en montrant TutiJité qu'il y a pour les savants de se tenir au courant des travaux contemporains, donnent encore une idée précise de l'esprit d'induction d'Ebelmen^ car en général ceux qui sont incapables de traiter spontanément des questions importantes de philosophie naturelle, ne profitent des travaux d'autrui que pour produire des Notes, ou des Mémoires dépourvus de toute originalité, simples conséquences ou purs développements de ces mêmes travaux : ce défaut d'originalité est une cause assez fréquente du silence de certains auteurs sur les travaux qui ont précédé les leurs, et ce silence pour un critique éclairé devient alors un symptôme de la médiocrité de l'esprit.

Ebelmen obtint l'cther borique en distillant de l'alcool absolu avec de l'acide borique anhydre. Il constata que l'acide qui colore la flamme de l'alcool est » l'état éthéré dans la vapeur, et que le résidu de la distillation Tenfermant le* même composé, le donne à l'état de pureté, quand, après l'avoir traité par Téther ordinaire qui le dissout, on abandonne ensuite la solution a la simple évaporation.

L'éther borique a un aspect vitreux, il est un peu mou, et renferme une quantité d'acide dont l'oxygène est 6 fois

celui que contient l'éther a(B) + (0.*C««H).

D est neutre aux réactifs colorés.

L'eau le décompose en alcool et en acide borique.

L'éther et l'alcool le dissolvent sans l'altérer.

Exposé seul à la chaleur, il se décompose; mais chaufTé avec l'alcool, il distille îniégralement, parce qu'alors il III. 2

s'évapore k une température insuffisante pour Taltérer.

La forme vitreuse de Téther borique ressemble a celle àt plusieurs borates â base d'oxyde binaire inorganique.

Ebelmen forma des éthers boriques avec Tesprît-de-bois (alcool méthylique) et Tesprit de pomme de terre (alcool amylique).

' Il obtint plus tard de la réaction du cUomre de bore et de Talcool un composé dont Tacidc borique et l 'éther renfermen t

chacun des quantités égales d'oxygène (B)-h 3(0*C'*H). •

L'analogie de l'acide borique avec l'acide sfUcique conduisit Ebelmen à la découverte de trois éthers sili*

ciqiies : un protosilicate (Si) -f- 3(0*C**H) , un bîsilicatc

(aSi)-h3{0*0*^H)etunquadFÎsîlicaie(4Sî)-h3(0*C**H}. Les deui premiers sont liquides, le troisième est solide et d'apparence vitreuse. Tous les trois sont solubles dans Téther et l'alcool. Le preuiier bout de i65 à 166 degrés, le second à 36o degrés, le troisième s'altère par la chaleur lors* qu'il se volatilise. Tous les trois sont neutres au tournesol, parce que l'acide silicique tient plus à l'éther qu'il n'a d'affinité pour l'alcali auquel le tournesol doit sa couleur bleue.

Il combina la silice à l'étker amylique en faisant réagir l'alcool amylique et le chlorure de silicium.

Le silicoie amylique est liquide, il bout de 322 à 325 degrés. L'eau ne le dissout pas.

Ebelmen obtint, avec le concours de M. Bouquet, Véther sulfureux de la réaction du protochlorure de soufre et de Talcooi.

La formule de cet éther correspond à celle de Téther carbonique, conformément à la correspondance de leurs acides *, ainsi

0*C'*H-f- Sc=2 volumeTde vapeur.

» -i-C = 2 voinmes de vapeur.

L'éthcr sulfureux est liquide, il bout à 160 degrés.

( «9) Ebelraen lirait parti de Tobservation de tous les faits de détail susceptibles de se prêter à quelque développement intéressant, surtout pour éclairer la production des espèces que le règne minéral offre au naturaliste. Ainsi, après avoir l'emarqué la réduction 4es éthers siliciqnes, particulière» ment celle du protosilicate sous Tinfluence de Teau en silice et en alcool, il imagina de faire agir lentement la vapeur d'eau atmosphérique sur cet éther, et il obtint ainsi de Taloool qui s'évapora et une silice dont les parties se contractèrent de manière à acquérir une densité de 1,77, avec l'aspect vitrejux du quarts et la propriété de rayer le verre. Il l'assimila au quariz résinitc, parce qu'il trouva que l'oxygène- de la silice était à l'oxygène de l'eau

:: a : I . ( uài + 3 AH). Ebelmen produisit encore de la silice hydrophané.

( ao )

TRAVAUX D'EBELMEN RELATIFS A LA COMBUSTION PRODUITE DANS DES FOURNEAUX POUR LE BESOIN DES ARTS.

Nous devons au développement de la chalear que nous faisons naître à volonté, la rapide communication des peuples entre eux, communication que ne connurent ni Tan* tiquité, ni le moyen âge, et, il y a plus, quMls ne soupçonnèrent pas. Témoins nous-mêmes de son commencement^ frappés de ses résultats après quelques années seulement, nous sommes encore incapables de prévoir ce qu'ils seront dans un siècle. Comment ce fait immense, sans précédent, et auquel l'histoire des sociétés n'offre rien de comparable, s'est-il accompli, ou, en d autres termes, quelle a été sa raison d'être ? C'est que les sciences mathématiques, physiques et chimiques Favaient préparé silencieusement en concourant ensemble à la découverte de toutes les connaissances qui à un instant donné pouvaient être coordonnées dans l'application qu'on en ferait à la locomotion par 'les voies ferrées.

Certes la France n'est pas là première nation qui ait eu des chemips de fer; mais dès qu'elle Ta voulu, personne n'a pu ^douter qu'elle possédait ce qu'il fallait pour les établir d'une manière tout à fait supérieure, quant k la solidité et k l'élégance des constructions ainsi qu'à la coordination de tous les éléments qui en assurent la sécurité et le meilleur usage. Et voilà pourquoi les nations du continent ont consulté nos ingénieurs, et font travailler aujourd'hui pour elles nos grands constructeurs de machines !

A qui la France doit-elle cet avantage? Assurément c'est à la diffusion des sciences mathématiques, physiques et

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tbimiqiies, dliïusion dont Torigine remonte à la fondation de r Ecole Polytechnique. Est-il un plus bel éloge de cette institution, que la part qui revient auit ingénieurs et aux savants qu*elle a formés ! Nos armées lui doivent des officiers d*artillcrie et du génie qui dans nos guerres ont été Tappui et rhonneur du pays^ à Tépoque actuelle où les peuples sentent le besoin de se voir, de se connaître pour ainsi dire personnellement^ elle a donné des ingénieurs civils dont les lumières n'appartiennent pas seulement à la France, mais au monde entier. En servant le pays dans la paix aussi bien que dans la guerre, elle a donc parfaitement répondu â Tespérance que ses fondateurs avaient conçue de son influence.

Enfin les hommes qui ont contribué le plus à la connaissance des lois qui régissent la matière aériforme et la vapeur d'eau en particulier, connaissance indispensable aux progrès de la locomotion à la vapeur, se rattachent à TÉcole Polytechnique. Espérons que les travaux de physiquechimique commencés par Gày-Lussac et Dulong, continués de nos jours avec tant de succès par M. V. Regnault, ne seront jamais interrompus en France; que T Administration saura les perpétuer en confiant un double enseignement de physique et de chimie à quelques savants capables à la fois de le professer et de continuer ainsi des recherches qui sont une des gloires scientifiques de la France.

On a parlé dans ces derniers temps d'augmenter les traitements attachés aux chaires du haut enseignement, afin de suf^rimer le cumul. Si le public a intérêt qu'une même branche des connaissances humaines ait des organes divers, il serait contraire aux progrès de la science et aux grands intérêts de l'administration que des lois restrictives vinssent entraver dans leurs travaux les hommes supérieurs pai le génie et par un dévouement absolu k la

science.

Les services qu ils rendent ne s^évalueni pas par le nom-

brede leurs auditeurs, mais par le nombre des vérités et des faits originaux dont leurs écrits aussi bieq que lears leçons répandent la connaissance partout où se fait seatir le besoin de s'instruire. Leur enseignement doit fixer Tattea* tion de V Administration au moins à l'égal des cours qui attirent la foule, et on peut être sûr qu'en France et surtout à Paris les organes ne manqueront jamais à ce dernier enseignement. Qu'on se garde surtout des innovations ioA* provisées, de changements opérés sans consulter le passé, car c'est a lui qu'appartient l'expérience achevée \ le présent la commence, mais le résultat lui échappe, et quant à l'avenir, il ne donne à l'esprit que des si^positioos, et s'il s'adresse à l'imagination, il l'entretient d'utopies on deçàtaatn^hes*

Les considérations précédentes ne sont point un hors** d'oeuvre. Mon intention, en les émettant, a été de montrer d'abord les conséquraicea de la science abstraite, sans laquelle il n'est pas d'application snsceptibl.e de se déveloj^r d'une manière rapide et continue, afin de faire sentir ensuite l'importance des travaux d'Ebelmcn inspirés etdiri* gés par la science pure dans le but de ooanaUre toutes les circonstances de la production de la chaleur dans nos appareils pyrotechniques et d'en déduire des règles propres à assurer l'usage le plus économique possible du combustible, auquel se rattache aujourd'hui l'existence des chemins de fer et des bâtiments à vapeur»

Portons maintenant notre attention sur la vapeur ou la force motrice propre à remplacer l'animal de course ou de trait, et la voile. Le combustible qui aujourd'hui, en brûlant, développe cette force, appartenant uniquement au monde anlédilnvien,%nira quelque jour par s'épuiser. Dès lors on se demande ce que deviendra le monde, lorsque le combustible minéral, le seul en usage aujourd'hui, répété* je, aura été consommé? Que deviendra -t-il avec ses habitudes nonvcllcs, auxquelles les membres de la société bu-

{a3) maioe iienn«Dt d'auuut plus, qu elles sont nées d'une civilisation absoloment indépendante de la forme ZD^nar-* chique, absolue ou représentative, et de la forme républicainC) de sorte que tous en proGtcnt indépendamment de tonte ojMuion, politique ou religieuse.

Si une révolution du globe ne vient pas contrarier la multiplication de Tespèce humaine , si la période géologique dans laquelle nous vivons se continue, et si nous persistons dans Tusage de la vapeur, il y aura nécessité de demander le combustible aux végétaux contemporains et non plus à des débris fossiles du monde antédiluvien; Thomme sera ddlic alors obligé de multiplier les foréu, après les avoir excessirement diminuées depuis Torij^ne des sociétés jus* qu^à nos jours. *

Quelle conséquence à tirer de là ? Dans l'incertitude où nous sommes de l'avenir, elle est simple pour qui possède la notion du juste^ du droit, et dès lors le sentiment du de«^ voir avec la prévoyance. Si l'homme est vraiment perfectible, on ne peut admettre deux époques dans la vie d'une nation, cdie ott les individus n'étaient pas perfectibles et celle où ils le sont devenus. Tant qu'un peuple a une patrie, il constitue une nation, et en s'éloignant de son origine, il a avancé dans le temps ^ mais sa marche a été plus ou moins lente, plus ou moins rapide, et si i certaines époques il semble avoir reculé, Thistoire nous dit que le progrès de la société considéré au point de vue le plus général n'a jamais cessé d'être.

G>n vaincus de cette opinion, reconnaissons les bienfaits de nos pères, ne négligeons aucun des devoirs que la justice et la bienfaisance nous imposent à l'égard de nos contemporains, et soyons persuadés que, membres de la grande famille humaine, nous ne sommes irréprochables auprès de rhimanité qu'autant que dans la prévision de l'avenir nous sommes animés du désir de faire pour cetix qui nous succéderont ce que nos ascendants ont fait pour net». Si

rhisloire d^ua même peuple doit représenter celle d'une famîUe, quant aux relations mutuelles des individus dont ce peuple se compose, sans nous jeter dans de stériles atopies, reconnaissons des devoirs d'humanité internationale nés des communications incessantes des peuples entre eax. Les devoirs de Thomme ainsi compris, ne soyons pas dissipateurs des richesses, surtout de celles qui ne nous ont rien coûté à acquérir ; ménageons-les, en en usante et en ce qui touche le combustible minéral, ne négligeons aucun des moyens de le consommer'avec la plus stricte économie, eu même temps que nous planterons des arbres comme le faisaient les chefs de ces anciennes familles qui avai^t la certitude de léguer à leurs descendants une véritable richesse.

Les considérations précédentes étaient la meilleure introduction auprès de nos lecteurs pour leur faire comprendre le service rendu à la société par Ebelmen, quand il a recherché avec tant de persévérance et de succès ce qui se passe dans les foyers où se consume incessamment sur la surface du monde civilisé cette masse énorme de combustible qui se dissipe dans l'atmosphère en ne laissant que des traces de cendres ; et qu'après cet examen, il a posé des règles précises quant aux conditions à remplir pour brûler économiquement le combustible dans les foyers industriels de formes si variées, depuis le fourneau à cuire la brique jusqu'aux fourneaux à cuire la porcelaine, a traiter les métaux, et au foyer qui semble animer la locomotive en l'entraînant dans l'espace !

L'importance du charbon eu métallurgie est telle, qu'avant d'exposer le principe de le brûler de la manière la plus avantageuse, si bien développé par Ebelmen, je dirai

uu inoi de ses rccberckes sur la théorie de la production de ce combustible par le procédé ordinaire.

Quoique la carbonisation du bois opérée dans les forêts soit un art ancien, pratiqué tous les jours et fréquemment sous les yeux de personnes instruites et toujours intéressées à un bon résultat, cependant avant Ebelmen la marche de la carbonisation dans Tintérieur de la meule de bois n'avait point été étudiée, ni l'action de Tair nécessaire â la produire appréciée d'une manière précise dans la part qu'elle prend au développement de la chaleur.

Une meule de bois qu'on veut réduire en charbon présente un tronc de cône couvert de gazon, dont la base rerepose sur une aire bien noie; des conduits horizontaux ménagés k la base aboutissent k une cheminée centrale servant de foyer, car elle est remplie de menu bois qu'on allume avec du charbon incandescent et qu'on entretient jusqn'à ce que le centre de la meule soit en ignition ; alors on bouche l'ouverture de la cheminée, -et successivement on ouvre des éventa en allant du sommet de la meule k sa base, en ayant soin de boucher auparavant ceux qui se trouvent au-dessus.

Ebelmen, après avoir constaté que le bois de chêne vert carbonisé en creuset donne de 22,3 à 23, i4 de charbon, et montré les avantages du procédédit des places à chaudières^ expose le principe de la carbonisation en meule. L'air y pénètre par les conduits horizontaux inférieurs et sort d^a-* bojxl par l'ouverture de la cheminée et ensuite par les évents qn*ou perce au-dessous k mesure du progrès de l'opération. Le menu bois de la cheminée développe la chaleur nécessaire à la carbonisation delà meule, et l'oxygène atmosphérique se porte exclusivement sur le carbone du charbon déjà formé pour produire du gaz acide carbonique et non

du g/OLZ oxyde de carbone, de sorte que le produit volatil, sauf la petite quantité de charbon brûlé, est le même qae celai delà distillation du bois en vase clos. EJbelmen a démontré en outre que la carbonisation se propage du sommet à la base et du centre à la circonférence ; enfin la quantité de chaleur absorbée par la carbonisation est représentée par celle que donnerait le charbon produit s'il se transformait en oxyde de carbone.

Le moment est venu de développer ce qu'Ebelmen a si bien observé de la grande différence existant entre la chaleur produite par le carbone que le gaz oxygène convertit en gaz carbonique, et la chaleur qui léserait si Foxygënele convertissait en gaz oxyde de carbone.

Pour bien comprendre cela, il faut se rappeler avant tout qu'en partant d'une température déterminée, une unité-froids d'un corps combustible brnlé par Toxygène de manière à constituer un composé défini, produit constamment une même quantité de chaleur, et que cette chaleur peut être évaluée par la somme des degrés de température qu'elle communiquera k un nombre n à^unités-poùls d'eau* La quantité de chaleur qui élève i unité-poids d'eau de 1 degré de température est appelée calorie.

Suivant Dulong, i gramme de carbone qui, en ae convertissant en gaz acide carbonique, échauffe de i degré 7858 grammes d'eau, est dit produire 7808 calories.

Suivant lui encore, a^,333 de gaz oxyde decarbone renfermant I gramme de carbone, et produisant, en passant par l'action de l'oxygène à l'état de gaz acide carbonique, une quantité de chaleur capable d'élever de t degré 6ià6o grammes d'eau, sont dits produire 6a6o calories.

Ebelmen part de là pour établir en principe que si 1 gramme de carbone pouvait se convertir directement en gaz oxyde de carbone, il ne devrait dégager que 7858 — 6260 decarbone, c'est-à-dire i5g8 seulement.

En conséquence de ce principe, lorsque i^\66y d*acide

carboDÎque représenUDt i gramme decârboue s'unissent à I aulre gramme de carbone pour produire 4''»667 d'oayde de carbone, il fant qne Toxyde de carbone fasse disparallre 6a6o calories^

Dès lors, si le gaz oxygène agissant sur du charbon en coQche mince produit du gaz acide carbonique et une température représentée par 78S8 calories, lorsque ce gaz acide rencontrera unexcès de charbon, sa conversion en gaz oxyde de carbone exigera qu'il absoribe 6a6o calories. Si donc le charbon et les parois du foyer ne peuvent les fournir, la conversion de Facide carbonique en gaz oxyde de carbone ne s^effectuera pas.

On comprend d'après cela que si dans un fourneau il y a une colonne de charbon incandescente au-dessus d*unc tranche de charbon qui soit convertie en gaz acide carbonique par le vent des soufflets, il se produira dans l'espace de celle tranche le maximum de température que le charbon est capable de donner*, mais, au-dessus le charbon se refroi* dira, parce que cette partie de la colonne donnera au gaz acide carbonique, avec le charbon nécessaire i sa conversion en oxyde de carbone, le nombre de calories nécessaires à la constitution de ce dernier gaz.

Par exemple, Tair projeté par les buses des soufflets d*un haut fourneau sur le*charbon déjà incandescent produit le maximum de température dans. un espace ti*ès- restreint, par la' raison qu'au-dessus le gaz acide carbonique, trouvant du charbon suffisamment chaud, se transforme en gaz oxyde de carbone, et là existe une température inférieure à celle de l'espace on s'est formé d'abord le gaz acide carbonique*

D'un autre côté, en s'élevant dans le fourneau, on trouve un espace où la température, sufiisante pour dégager le gaz acide carbonique du carbonate existant dans le minerai ou dans les fondants, ne l'est plus pour opérer la con\ersion de cet acide en gaz oxyde de carbone.

(>8) Voilà ce qui se passe dans toul fourneau où Tacide carbonique produit d'abord a ensuite le contact du charbon suffisamment chaud. Mais, après avoir parle de cette action en général, je donnerai une idée plus détaillée du haut fourneau, en exposant les recherches dont il a été Tobjet de la part d*Ebelmen, lorsqu'il a voulu se rendre compte de la réduction en fonte de fer des minerais qu'on y passe avec Tintention d'en séparer l'oxygène. Enfin j'ajouterai qu'il â déterminé approximativement sans doute la température des régions du fourneau où se passent les réactions qu^il voulait connaître et où il puisait, au moyen d'appareils très-ingénieux d'aspiration, les gaz dont il faisait ensuite une analyse précise. •

Le principe précédent si bien développé par Ebelmen explique un grand nombre de faits qui se produisent tous les jours, dans les arts : par exemple, pourquoi le coke est -il d'un très-bon usage pour refondre la fonte dans le fourneau cylindrique appelé cubilot^ ou pour chauffer un creuset au plus haut degré dans une forge ou un fourneau à vent? C'est que le combustible ne présentant pas dans le cubilot et la forge cette longue colonne qu'il présente dans le haut fourneau, l'acide. carbonique produit immédiatement par Taction de l'oxygène et du carbone est moins exposé a se transformer en gaz oxyde avec le coke qu'avec le charbon de bois. Dès lors il y a un moindre abaissement de température avec le coke qu'avec le charbon de bois.

MËTÂLLURGIB DU FER.

Quand on dit que Thoninie a trout^é l'or et créé, le fer, on veut exprimer les difficultés dont il a fallu qu^il triomphât pour retirer i l'état ductile et propre à être forgé ce dernier métal des minerais où il existe sous la forme de rouille ou de pierre dure et cassante, tandis que Tor natif, frappant presque toujours les regards par son éclat^ et possédant d^ailleurs la ductilité nécessaire à ce qu'il puisse être travaillé par des moyens purement mécaniques, il a su(B de le battre au marteau ou de le soumettre à une pression continue pour lui donner la forme convenable aux usages variés que tout le monde lui connaît. La phrase que je viens de citer fait allusion à cette différence incontestable existant entre Tor et le fer ; mais si, en lui prêtant un sens absolu, on se croyait en droit d'en tirer la conséquence que l'homme n'a pu connaître le fer métallique .qu'a une époque de civilisation plus avancée que celle où il a travaillé Tor, on pourrait se tromper, par la raison que rien ne- s'oppose à ce que l'homme ait trouvé dans le fer natif qualifié aujourd'hui de météorique un métal ductile et tenace, susceptible d'être travaillé mécaniquement à l'instar de l'or. Le fer météorique existe dans un grand nombre de contrées; l'ancien continent aussi bien que le nouveau monde en ont présenté des masses considérables; de sorte que très-proba* blement certains peuples ont pu le travailler avec la même facilité que l'or et â des époques également reculées.

n n'est guère possible de ne pas admettre cette manière de voir, lorsqu'on sait aujourd'hui que des Esquimaux de la baie de Baffin, dont la connaissance des corps naturels était si boraée, qu'ils ignoraient encore en i8i8 l'existence

(les arbres, se servaient de couteaux dont les lames de fer provenaient d'une montagne située près de la côte. Ils coupaient ce fer avec une pierre aiguë et Taplatissaient en morceaux ovales de la grosseur d^une pièce de la sous; enfin le D" Wollasion y constata la présence du nickel, et tout le monde sait que ce dernier métal existe dans les fers météoriques (i).

Mais quand il s'agit d'extraire le fer de ses minerais oxydés, si la réduction de ses oxydes purs au moyen du charbon ne présente aucune difficulté réelle, reconnaissons que dans la plupart des minerais exploités ses oxydes sont unis ou mélangés avec des corps étrangers qui compliquent singulièrement Textraction du métal, et que le plus souvent ce n*est point un produit ductile qui sort du fourneau, mais un composé carburé^ appelé^oB/tf, liquéfiable i une chaleur bien inférieure à celle qui fond le métal i l'état de pureté, et incapable, quand elle est figée, de se laisser tra* vailler sur Tenclume*

En se rappelant maintenant que les rails des voies ferrées, comme les appareils où se développe et agit la vapeur, sont de fer ductile, on verra que ce métal est un élément de la locomotion rapide comme la vapeur elle-même ; conséquemment tout ce qui en éclaire le travail métallurgique a, dans l'état actuel des choses, une importance considérable, et les recherches d'Ebelmen qui s'y rapportent ont le double caractère de la précision scientifique et de l'utilité pratique; enfin là encore en s'occopant de la production économique de la chaleur, il a éclairé en même temps Textraction du fer par les faks les plus précis qu'il nous a dévoilés.

(i) yoyage vers le pôle «relique dànt la bûie de B^iffin^ fait en 1818 p«r les ?aitieaux do Sa Majesté Vlsahelle cl VAlexanirey commandés par le rapiiaino Ross el le ïieulCDanl Parry. — Voir p. i3i, 141» iS3, 16^ i^> '9^î Paris, i8t<)«

Les travaux d'Ebelmen sur la mëtallurgîc du fer n'occupent pas moins de 4^9 pages du second volume de ses Mémoires. En les lisant, on regrettera toujours que la mort Tait empêché de les réfondre en un corps d'ouvrage, ainsi que souvent il m'en avait exprimé rinleotion. Gif on éprouve toujours des difficultés i suivre les développements de travaux nombreux sur un même sujet dans les publications successives que Tauteur en a faites, surtout quand des incidents indépendants de sa volonté) tels que des disctis* sions élevées à propos de théories contestées ou provoquées par des questicms de priorité, viennent interrompre Tordre qu*i1 aurait suivi sans ces incidents regrettables.

Les minerais de fer sont réduits à Tétat métallique dans le haut fourneau^ et dans Xd^ forge dite catalane; mais celle-ci n^est d'usage que pour une sorte de minerai, le carbonate de fer, assez rare eu égard i l'abondance des minerais qu'on passe au haut fourneau. Le carbonate de fer est naturellement assez pur, ou si quelques corps y sont associés, ceux-ci, n^ajant pas ou que peu d'influence pour altérer la qualité du fer, en outre le charbon de bois servant exclusivement à la forge catalane, le traitement du minerai passé dans ce fourneau est le plus simple possible.

Il en est tout autrement du haut fou)*neau. La composition des minerais qu^on y passe est très-variable quant à la nature des corps associés aux oxydes de fer et à leurs proportions respectives; en outre, on peut faire usage du chai^ bon de bois, du coke et même du bois veit, et en opérer la combustion au moyen de l'air froid ou chaud. Le métal sort du haut fourneau à l'état liquide de fonte bien différent de la masse solide de fer ductile que donne la (orge catalane; et cette fonte, une fois 6gée, ue se réduit en fer qu'à la condition de passer A l'ailinage qu'on opère au feu d'nixe forge alimentée de charbon de bois ou au feu de la houille brûlée dans un four à puddler. On voit donc com-

bien le traitemeut des minerais paj' le haut fourneau ei raffinage delà fonte qui en provient sont complexes.

On entrevoit dès lors le nombre des . recherches nécessaires pour éclairer la pratique de toutes les opérations dont ce traitement se compose, et Ton ne s'étonne plus du long temps qu'Ebelmen a consacré à la métallurgie du fer en général et à l'étude du haut fourneau en particulier. Cesi ici qu'il convient d^exposcr brièvement le résumé de ce travail. Je parlerai à* abord de la réduction du minerai dans le haut fourneauy puis de Faffinage de la fonte, enfin de l'emploi des gaz inflammables dans le travail du fer,

§ I. — Réduction du minerai de fer dans le haut

fourneau.

La forme intérieure du haut fourneau est fort simple, car elle ne pi*ésente qu'une seule capacité dans laquelle on distingue, en allant de bas en haut, le creuset^ Vouvrage^ les étalages et la cuve. Le creuset et l'ouvrage sont cylindriques ; les étalages et la cuve ont la forme de deux cônes tronqués unis par la base. Les machines soufflantes amènent Fair dans le haut fourneau par leur buse ou leurs &uie5,et celles-ci traversent des ouvertures appelées tuyères qui sont pratiquées au sominet du creuset ou à la naissance de l'ouvrage. Le combustible, 1c minerai et le fondant sont versés par l'ouverture supérieure de la cuve appelée gueulard. Après que le fourneau a été mis en feu par du combustible seulement, le combustible, le minerai et le fondant sont versés incessamment de manière que le fourneau soit toujours rempli, et ce tant qu'il peut marcher.

On voit, d'après cela, qu'il existe dans un haut fourneau eu activité deux colonnes allant en sens contraires :

Une colonne ascendante, entièrement gazeuse, composée d'air atmosphérique qui a servi à la combustion, des produits volatils séparés par la distillation du combustible, du

minerai et du fondant, enfin du produit gazeux que le combustible est susceptible de former avec Foxygènedu minerai et celui même d*uue portion du fondant ;

Une colonne descendante, composée du combustible, du minerai et du fondant introduits par le gueulard, colonne qui se réduit finalement :

1°. En produit volatil provenant de ces trois matières par un simple effet de distillation : il est formé de gaz hydrogène et de l'oxyde de carbone que perdrait le charbon s'il était chauffé dans une cornue ; de la vapeur d'eau sépa* rée du charbon du minerai et du fondant pour peu qu'ils soient hydratés, et c'est le cas ordinaire ; enfin de Toxyde de carbone provenant de la réaction du combustible et de Toxygène du minerai et d'une portion du fondant ;

a^. En produit liquide vitreux ou laitier, formé essentiellement de silice, d'alumine et de chaux : la silice et la chaux peuvent venir du minerai, du fondant et même du combustible; Talumine provient généralement du minerai et du fondant;

3". En pivduii liquide métallique : c'est la fonte essentiellement formée du for du minerai et de carbone du combustible; elle peut tenir encore du phosphore, de l'arsenic, du soufre, du silicium, etc.

A mesure que la fonte se rassemble dans le creuset avec le laitier, elle en gagne le fond à cause de son excès de densité, et lorsqu'il en est rempli, le laitier surnage et s'écoule par une ouverture horizontale pratiquée dans le haut fourneau à la hauteur des tuyères.

Enfin, en débouchant une ouverture pratiquée au fond du creuset, qu'on appelle le trou de percée, la fontQs'écouie dans une rigole principale garnie de sable, de laquelle partent des rigoles secondaires parallèles entre elles et perpendiculaires a la rigole principale.

Voyons comment Ebelmen conçoit les réactions qui se passent dans le haut fourneau entre l'air, le combustible, le III. 3

minerai et le fondant. U examine d'abord un haut fourneau cbauilé au charbon de bois.

A* Emploi du charbon de bois dans le haut fourneau.

U constate un premier fait : c'est que l'oxygine almo» spbérique qui pénètre dans le haut fourneau comme celai delà vapeur d'eau atmosphérique, en agissant immédiatement sur le charbon, donnent des gaz acide carbonique et hydrogène, et qu'à la base de l'ouvrage où cette action a lieu, se trouve le maximum de température; l'acide carbo* nique ainsi produit est bientôt après changé en oxyde de carbone par Texcès du charbon incandescent avec lequel il se trouve en contact, et pendant cette conversion se manifeste un refroidissement considérable, sur lequel, ainsi que je l'ai dit déjà, Ebelmen a attiré le premier l'attention des savants et des métallurgistes en s'appuyanl des expériences deDulong(p. a6).

L'air sec pour loo volumes donnant ^i volumes d'oxyde de carbone et 79 d'azote, tandis que a volumes de vapeur d'eau en donnent a d'hydrogène et 2 d'oxyde de carbone, on voit clairement, d'après les expériences d'EbcImen, que de l'ouvrage jusqu'au ventre du fourneau, la proportion d^oxyde de carbone est plus grande que ne le donnent l'oxygène de l'air et celui de la vapeur d'eau atmosphérique* Suivant lui, cet excès d'oxyde de carbone proviendrait surtout de la réaction du charbon sur du silicate de protoxyde de fer qui se trouve aux parois des étalages et de l'ouvrage.

A partir du ventre du haut fourneau, le gaz acide carbonique commence à paraître, tandis que le gaz oxyde de carbone commence à diminuer jusqu'à i",33 au-dessous du gueulard.

(35) Ebelmeo ne s'esi pas occupe seulement de la composition de la colonne ascendante depuis la tuyère jusqu'au gueulard, mais il a examiné encore les changemenu que les matière» composant la colonne descendante éprouvant dans les diverses régions du haut fourneau.

La colonne descendante se composait pour une charge de :

1^ Minerais en grain dont la moitié provenait de la kii.

chapelle Saint-Guillain iû8

s*". Minerai calcaire en roche de Laissey 107 à 89

3*. De castine ao

4*. Be charbon . 1 15

Une charge donnait 78 kilogrammes de fonte.

Je désignerai le minerai en grain par le n^ 1 et le minerai en roche par le n° 2.

Le charbon était composé de :

Kau o

Cendres 3, 06

Oxygène 6,43

Hydrogène 2,83

Carbone 87,68

100 de charbon distillé produisaient :

Hydrogène 3

Oxygène ... .•..•... 6 Carbone 4

ce qui donne pour i de charbon o, i3 de gax.

Jusqu'à la profondeur de u'^^io en partant du gurulard le charbon et le minerai en roche n'avaient éprouvé aucun

changement. Le minerai en grain, à cause de sa division probablement, était devenu magnétique sous l^influence de Toxyde de carbone.

A 4''9S^9 ^65 minerais devenus anhydres avaient perdu de l'oxygène sans quMl y eût encore du fer réduit et que le sous- carbonate de chaux eut perdu son acide carbonique.

 5 mètres, la perte d'oxygène avait augmenté^ la chaux était caustique, mais il n'y avait pas encore de fer métallique.

C'est à 5*^,7 au commencement des étalages que le fer s'est montré en quantité notable, et que déjà il se combinait au carbone, tandis que de la silice constituait du silicate de protoxyde de fer, et, chose remarquable, le charbon, dans celte région du fourneau, n'avait point encore perdu la totalité de ses matières volatiles, puisqu'il en retenait encore o,oo8 sur les Oyi3o qu'il renfermait avant d'avoir été introduit dans le fourneau.

La réduction de l'oxyde de fer s'achève dans les étalages, ainsi que la carburation du métal réduit. C'est là encore que les silicates de chaux et d'alumine se forment ou s'unissent, et qu'une quantité notable de silicate de protoxyde de fer se décompose en produisant de l'oxyde de carbone et un fer en partie carburé et siliciuré.

Ces réactions se continuent dans l'ouvrage où surtout le laitier et la fonte, obéissant à l'attraction de cohésion de leurs molécules respectives et ensuite à leurs densités, se séparent l'une d'avec l'autre; la fonte gagne le fond du creuset, et le laitier, la surnageant, peut être évacué du fourneau par la dame.

En définitive, Ebelmen pense que l'oxyde de fer libre est réduit par le gaz oxyde de carbone qui passe à l'état de gaz acide carbonique dans la cuve, et que cette réduction a lieu sans effet calorifique sensible, par la raison que l'oxyde de fer en se réduisant absorbe la quantité de chaleur dégagée de l'oxyde de carbone passant à l'eut de gaz acide carbonique.

(37) Il pense en ouire que Toxyde de fer silicate ne se réduit que dans la partie inférieure du haut fourneaif par le carbone qui alors est converti en oxyde.

Ebelmen, en tenant compte de toutes les circonstances qui donnent lieu à un dégagement de chaleur dans le haut fourneau, arrive à ce résultat, qu'en représentant par loo la chaleur développée, les 64,8 seulement sont efficfices,

c'est-à-djre en nombre rond les ?• Le? perduestunequan-

tité assez forte pour éveiller l'attention des maîtres de forge, et faire sentir l'utilité de toutes les recherches dont le but est de tirer parti de la chaleur des gaz qui sortent du haut fourneau, et en même temps de la chaleur produite par la combustion de leur hydrogène et surtout de leur oxyde de carbone.

Un haut fourneau peut être chauffé non-seulement avec du charbon de bois, comme nous venons de le dire, mais il peut l'être encore par du bois et par du coke^ et, comme on doit le prévoir, des différences se manifestent dans l'allure du fourneau suivant la nature du combustible brûlé, ainsi que nous allons le voir.

B. Emploi dm bois dans le haut fourneau.

Le bois a cet avantage sur son charbon, quMl donne dans le haut fourneau pour loo parties aa de charbon, sans compter le goudron qui s'y condense, tandis que la mênie quantité de bois réduite en charbon par le procédé ordinaire des forêts n'en donne que-i5 parties bien chauffées. Mais cet avantage se trouve plus que compensé par le défaut de cohésion du charbon produit dans le haut fourneau et par les vides nombreux qu'il occasionne; rn outre, les

fluides élastiques combustibles, dégagés du bois, ne peuveni servir ni à la production de la chaleur ni k la réduction du minerai dans Tintérieur du haut fourneau.

On s'explique dès lors comment en temps égal on obtient moins de fonte avec le bois qu'avec son charbon, et pourquoi un même poids de minerai donne moins de fonte avec le premier qu^avec le second.

Par exemple, à Villexon, on obtenait par mois en brûlant du charbon de bois de looooo k x iSooo kilogrammes de fonte, tandis qu'en brûlant du bois le produit n'était que de6.oooo à 75000 kilogrammes. En outre, un Ininerar réduit au charbon donnait 35 de fonte et seulement de 29 â 3o quand il Pétait par le bois.

Voilà la raiaon pourquoi on préfère le charbon au bois dans Te traitement du minerai de fer au haut fourneau.