COMPOSITION POUR 100 PARTIES EN POIDS

O + At

Cendres

Bourdaine

Bouleau

Buis

Frêne

Erable

Cornouiller

Charme

Peuplier

Houx

Tremble

Chêne

Orme

COMBUSTIBLES INDUSTKIBLS.

Influence de la rapidité de la carbonisation, — La carbonisation donne un rendement en charbon très variable, suivant la vitesse avec laquelle on la conduit.

On peut chauffer progressivement le bois de manière à atteindre peu à peu la température maximum à laquelle on doit le porter ou bien l'introduire dans des fours chauffés à cette température maximom qu'on maintient pendant tout le temps que dure la carbonisation. On obtient, suivant la méthode employée, des résultats très différents.

Avec du bois de bourdaine carbonisé rapidement, on n'obtient que 9 0/0 de charbon, tandis que le môme bois donne le double de charbon, si Ton conduit l'opération lentement; le charbon a une composition à peu près identique dans les deux cas.

On a obtenu les rendements suivants en opérant sur onze essences différentes.

Minimum Maximam Moyenne

Par carbonisation rapide.. . 12,2 16,5 14,4 0/0 Par carbonisation lente 24,6 27,7 25,6 0/0

Quand on opère à haute température, les produits volatils sont éliminés complètement; ils peuvent réagir alors sur le charbon et donner naissance à des composés riches en carbone ; si Ton chauffe à basse température, ces produits fortement carbures ne peuvent se former parce que, si Ton décompose lentement le bois, les produits volatils sont expulsés entre 200^ et 300^.

Si Ton décompose le bois à température élevée, Teau contenue est décomposée par le charbon en donnant de Toxyde de carbone et de rhydrogène. Le bois laisse dégager, d'autre part, de Tacide carbonique qui se transforme en oxyde de carbone en passant sur du charbon à température élevée.

On voit, en résumé, que la marche de la carbonisation est essentiellement une question de température. Lorsque la combustion est lente, les produits de la décomposition, volatils à 300^, sont déjà éUminés, quand la température atteint 400^ ; ceux qui se forment alors disparaissent également avant qu'on soit arrivé à la chaleur rouge. Dans la combustion vive, au contraire, la chaleur rouge peut agir sur le bois lui-même non encore décomposé, ou, tout au moins, sur des charbons roux formés à 300"^ et 400°. La décomposition du bois ou des charbons roux s'opère donc, dans ce dernier cas, à une température beaucoup plus forte que dans le premier cas. Comme d'ail-

leurs une température élevée diminue l'affinité du carbone pour les éléments volatils, elle chasse la majeure partie de ces derniers, et le poids du résidu fixe diminue d'autant.

Généralités sur la carbonisation. — Il en résulte, au point de vue de la fabrication du charbon, cette règle, qu'on doit effectuer la carbonisation très lentement et à une température aussi basse que possible. Il importe également, quand on travaille sur de grandes quantités, de tenir compte de la manière dont se comporte le charbon de bois en présence des produits de la décomposition. Si Ton dirige sur du charbon au rouge de Tacide carbonique, ce gaz s'empare d'une proportion de carbone égale à celle qu'il renfermait déjà et passe à l'état d'oxyde de carbone. La vapeur d'eau se décompose de même en présence du charbon, et donne de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène libre. Si donc les produits gazeux de la décomposition, contenant de l'eau, passent sur le charbon déjà préparé et encore rouge, il en résulte inévitablement une perte importante de carbone.

D'un autre cdté, l'eau que renferme le bois, ou qui prend naissance dans la carbonisation, contribue, pour sa part, à réduire la chaleur <ie combustion. Elle exige, en effet, pour arriver à la môme température, quatre fois plus de chaleur que les autres gaz de la combustion, ou, ce qui revient au même, elle ne prend, toutes conditions égales d'ailleurs, qu'une température quatre fois moins élevée.

Le résidu ou charbon de bois ne contient plus effectivement que 8 à 9 0/0 et même moins d'hydrogène et d'oxygène ; mais, pour en arriver là, on a dû se résigner à ne recueillir, sur les 43 0/0 de carbone du bois, que 22 0/0 environ à l'état de charbon. Les 21 0/0 qui forment la différence, c'est-à-dire près de la moitié, sont complètement perdus. Or, l'élimination des dernières parties d'hydrogène et d'oxygène entraîne une perte de matière hors de proportion avec le résultat. En d'autres termes, à partir d'un certain point, on ne gagne que très peu comme puissance calorifique, et l'on perd beaucoup sur le rendement en charbon.

On recueille par la carbonisation des éléments gazeux, comme Facide carbonique, l'oxyde de carbone, le formène, l'hydrogène, l'acétylène, l'éthylène et les éléments condensables qui, recueillis, se séparent en deux couches : l'une inférieure, formée d'eau tenant en dissolution de l'acide acétique et quelques-uns de ses homologues : acide propionique, acide butyrique, acétone, alcool méthylique,

éther méthyl-acétique. La couche supérieure huileuse, colorée en jaune ou en brun constitue le goudron de bois, qui contient plusieurs corps : paraffine, naphtaline, benzine, styrolène, phénols, créosote.

Lorsque le bois brûle, ces différents corps, en se volatilisant, donnent lieu à une absorption de chaleur surtout sensible pour Teau hygrométrique (environ 30 0/0) et pour Peau à laquelle donne naissance la combustion de la substance ligneuse. Le charbon est donc susceptible de donner en brûlant une chaleur plus élevée que le bois qui contient trop d'éléments volatils.

On distingue deux modes de carbonisation, la carbonisation par combustion partielle ou procédé des forêts et la carbonisation en vases clos ou par distillation.

CSarbonisation par oombustion partielle. — On a souvent avantage à transformer le bois en charbon dans les forêts même où ce bois a été abattu, afin de réduire la dépense de transport, et d'utiliser les matériaux qu'on trouve sur place.

On carbonise le bois en tas ou en meules qu'on recouvre d'un revêtement en terre pour éviter tout excès d'air au contact du bois en ignition et pour régulariser la carbonisation. Comme ce revêtement se déforme au fur et à mesure des progrès de la combustion, le volume de la meule diminue d'un bon tiers environ.

Dans les meules, les bois sont disposés soit verticalement, soit horizontalement. Cette dernière disposition convient dans les pays où le bois est abondant et où l'on trouve des bois réguliers sur une grande longueur. Elle présente l'avantage de réduire la maind'œuvre et les difficultés de la conduite du feu. Dans les pays où le bois est rare, on ne transforme en charbon que les morceaux de bois irréguliers qui ne peuvent être employés à un autre usage; on trouve plus avantageux de les disposer verticalement en les empilant de façon à donner aux meules la forme d'une demi-sphère ou d'un paraboloïde, forme qui fournit pour une surface extérieure donnée le plus grand volume possible.

L'emplacement des meules doit être choisi de façon à faciliter et à diminuer autant que possible le transport du bois de la forêt aux meules, et du charbon aux lieux de consommation. Le sol sur lequel sont établies les meules doit être à l'abri de l'humidité et du vent. On enlève le gazon qui le recouvre, on nivelle la surface du terrain et l'on dispose au-dessus une couche de 30 centimètres environ de terre

mélangée de poussière de charbon, ou fraisil, provenant des opérations précédentes. On tasse cette couche avec soin.

La carbonisation marche mal par les temps de vent violent ou de pluie; par conséquent, on l'interrompt pendant la saison pluvieuse, et elle ne peut s'effectuer avantageusement que pendant le printemps et Tété, de mai à octobre.

Meules verticales. — Pour construire ces meules, on prépare une aire circulaire un peu inclinée du centre vers la circonférence, et l'on enfonce au centre trois ou quatre pieux a (fiç. 130) de 4 à 6 mètres de longueur, que Ton entoure de branchages, pour constituer une cheminée de 0"*,30 environ de diamètre. On remplit cette cheminée de fumerons, morceaux de bois en partie carbonisés provenant d'opéra-

FiG. 130. — Meule verticale pour la carbonisation du bois.

tiens précédentes. Autour de la cheminée on range le bois verticalement, de façon que l'axe de chaque bûche se trouve dans un plan vertical passant par Vaxe de la meule. Ces bûches doivent reposer sur le sol par leur extrémité la plus large ; on les serre autant que possible les unes contre les autres pour éviter les vides, en mettant les gros morceaux au centre, et les petits à l'extérieur. Sur le côté de la meule le mieux protégé du vent, on ménage au niveau du sol un canal de 15 à 20 centimètres de côté, qui sert à allumer le combustible placé dans la cheminée. Sur la première couche débuches, on dispose une deuxième couche identique et, enfin, on donne à la meule la forme hémisphérique au moyen de rondins. On remplit avec du petit bois les vides existant entre les bûches formant la surface extérieure. On place ensuite le revêtement de terre, qui comporte une couche de gazon, de feuilles ou de mousse recouverte d'une couche de terre

argileuse et de poussier de charbon mélangés, auxquels on donne de Fadhérence en les tassant fortement.

On arrête le revêtement à une certaine hauteur aunlessus du sol pour que Tair ait un libre accès à la partie inférieure, afin de faciliter Tallumage dès le début de l'opération.

A cet effet on construit autour de la meule un petit mur en pierres sèches de 15 à 20 centimètres sur lequel repose le revêtement. L'épaisseur du revêtement, qui est de 15 à 25 centimètres vers le bas, n'est que de 8 à 10 centimètres à la partie supérieure.

On allume ensuite la meule au moyen d'une boule de résine enflammée que l'on introduit avec une longue tige par le canal horizontal ménagé à cet effet. Quand la cheminée est bien allumée^ on ferme le canal.

La combustion pénètre jusqu'au centre et se propage de bas en haut, grâce à l'afflux de l'air qui se produit par le pourtour inférieur de la meule, dépourvu de revêtement. La cheminée doit rester ouverte pendant quelques heures pour permettre au centre de la meule de bien s'enflammer. On empêche qu'il ne se forme un vide au centre de la meule en y jetant du menu bois. On bouche la cheminée quand le feu est bien pris partout.

Au fur et à mesure de la combustion, l'humidité est chassée vers le revêtement, qu'elle atteint au bout de vingt-quatre heures environ. Cette période de la carbonisation s'appelle la suée^ et il se forme alors quelquefois, à l'intérieur de la meule, des hydrocarbures qui donnent avec l'air des mélanges détonants ; les explosions peuvent déranger le bois et faire éclater le revêtement, qu'il faut alors réparer le plus rapidement possible.

Au bout de huit a dix jours, le revêtement se dessèche et la fumée plus claire monte verticalement. On diminue alors l'arrivée d'air en recouvrant de terre le pied de la meule et en augmentant l'épaisseur du revêtement à la partie supérieure. La chaleur accumulée à l'intérieur de la masse de charbon incandescent placée au centre de la meule, sert à continuer la carbonisation. On surveille attentivem^t cette partie de l'opération : si elle réussit, la meule s'affaisse régulièrement; si l'affaissement est irrégulier, c'est que la combustion ne se produit pas d'une manière uniforme : on pratique, pour y remédier, dans le revêtement des évents de façon à amener de l'air dans ies parties de la meule qui se tassent le moins.

Le volume le plus avantageux à donner aux meules est de 50 à

70 mètres cubes, comme dans le Hartz. Les petites meules donnent lieu à une main-d'œuvre onéreuse; les meules trop grandes sont difficiles à conduire. En France, les meules ont, en général, 30 mètres cubes avec 5 mètres de diamètre, tandis qu'en Autriche on rencontre des meules de 200 mètres cubes.

Pour déterminer ce qui se passe pendant la carbonisation du bois en meules, on a comparé la composition des gaz qui se dégagent des évents avec celle des gaz produits dans la distillation du bois en vases clos.

Lorsque la fumée est blanche et abondante, les gaz sortant des évents ont la composition suivante (moyennes de 5 expériences) :

Acide carbonique 26,7

Oxyde de carbone 9,7

Hydrogène 9,9

Azote 53,7

iOO,0

Les produits liquides correspondant à 1 litre de gaz précédent, supposé sec, pesaient is%03. Ces produits ont paru identiques avec ceux que donne la distillation du bois en vase clos.

Quand la fumée est claire, presque transparente et peu abondante, l'analyse des gaz puisés dans Tévent donne (moyennes de trois expériences) :

Acide carbonique 22,6

Oxyde de carbone 5,7

Hydrogène 12,3

Azote 59,4

Les produits liquides qui correspondent à 1 litre de gaz sec pesaient 0«% 531.

Ces analyses montrent que Toxygène de Pair se transforme principalement en acide carbonique, car la proportion d'oxyde de carbone contenue dans ces gaz ne renferme que 20 à 25 0/0 de roxygène qui correspond à Tazote dans Tair atmosphérique.

Comparons ces résultats à ceux que donne l'analyse des gaz obtenus dans la distillation du bois en vases clos.

Dans la première période de la distillation en vases clos (fumées abondantes épaisses et piquantes), les gaz recueillis renferment :

Acide carbonique 44,9

Oxyde de carbone 36,8

Hydrogène 16,8

Azote et perte 4,5

A la fm de la distillation, les gaz brûlant à Tair avec une flamme bleue contiennent :

Acide carbonique 29,2

Oxyde de carbone 24,9

Hydrogène 44,2

Azote et perte 1,7

Dans la carbonisation en meules, on trouve les résultats suivants. Première période : famées blanches épaisses :

Acide carbonique 39,1

Oxyde de carbone 30,0

Hydrogène 30,9

100,0 Deuxième période : fumées claires :

Acide carbonique 28,0

Oxyde de carbone 22,8

Hydrogène 40,2

Les gaz fournis parla carbonisation en meules auraient ainsi la même composition que ceux qui sont produits dans la distillation en vases clos, principalement vers la fin de l'opération. Dans les deux manières d'opérer, Tacide carbonique et Toxyde de carbone diminuent à mesure que l'opération avance, tandis que la proportion d'hydrogène augmente.

Meules horizontales, — Les meules horizontales ont la forme d'un rectangle allongé, dont le petit côté a pour longueur celle des bûches (1"*,50 à 6'",50) environ, et dont l'autre a une dimension deux ou trois fois plus grande [fig, 131).

On construit la meule sur une aire inclinée de 1/10 à 1/20, le grand côté de la meule étant disposé suivant cette inclinaison. On dispose sur le sol, suivant la longueur de la meule, trois pièces de bois de 15 à 20 centimètres de diamètre, a, sur lesquelles on place les bûches

afin qu'elles ne soient pas en contact immédiat avec le sol. On enfonce, du coté du pied de la meule, deux pieux 6, qui serviront à maintenir les bûches, qu'on empile parallèlement au petit côté de la base sur i",80 à 2 mètres de hauteur à Tavant et sur 3 mètres à Tarrière. On donne moins de compacité à la meule en disposant quelques bûches dans une direction perpendiculaire. Les plus gros bois sont placés au milieu du tas.

Au pied, on ménage, à O^'fSO environ du sommet de la meule, un vide A de 15 à 20 centimètres de côté, que Ton remplit de branches mortes ou de matières combustibles pour Tallumage. On garnit ensuite les vides avec des branchages, et on met en place le revête-

Kio. 131. — Meule horizontale pour la carbonisation du bois.

ment en terre, que Ton soutient avec des pièces de bois A, z, y, m dans les parties inclinées, notamment à Tarrière, où le revêtement ne tiendrait pas.

Sur les côtés et à Tavant, où les parois sont verticales, on dispose, à 15 centimètres environ des parois de la meule, une cloison en planches, soutenue par des piquets et des contre-fiches, et on remplit l'intervalle avec de la terre. Les cloisons ne descendent pas jusqu'à terre ; on ménage au bas un vide que l'on bouche avec de la terre. On perce dans les cloisons une ouverture correspondant au trou d*allumage k. En mettant le feu à la meule, il faut avoir soin que Tinflammation se produise sur toute la largeur du canal A, dont on bouche ensuite les deux extrémités.

Pour que la combustion s'étende uniformément à toute la partie

antérieure de la meule, on ouvre des évents dans cette paroi d'abord à une certaine hauteur au-dessus du canal ky puis progressivement / de plus en plus bas jusqu'au ras du sol ; on bouche ces évents dès que le feu les atteint. La mise en feu complète de cette partie de la meule demande de quatre à six jours. La combustion se propage vers Tarrière par couches parallèles inclinées, les bûches supérieures prenant toujours feu avant les bûches inférieures. On règle la marche de la combustion dans cette direction en ménageant des évents de mètre en mètre dans les parois latérales. On bouche ces évents dès qu'il s'en dégage une légère fumée bleuâtre. De même on ouvre des évents pour faire pénétrer la combustion dans la partie postérieure de la meule en faisant descendre progressivement ces évents depuis le haut jusqu'au sol. Au fur et à mesure que la combustion progresse, on diminue la perméabilité du revêtement en le renforçant dans les parties où la combustion est terminée.

La carbonisation peut durer de deux à cinq semaines et plus suivant la grandeur de la meule.

La conduite des meules horizontales est simple, il y a moins de fumerons que dans les meules verticales; mais on obtient des charbons très légers. Il faut aussi employer des bois très réguliers.

Quand la carbonisation d'une meule est complète, on laisse refroidir pendant quelques jours; mais ce refroidissement est très lent parce que la meule contient une grande quantité de charbon enflammé et que la combustion est entretenue par les filets d'air qui pénètrent à travers les fentes du revêtement.

Pour obvier à cet inconvénient, on ouvre la meule en un point et on tire le charbon rouge, avec un crochet de fer : on éteint immédiatement ce charbon dans Feau. On procède alors au triage en séparant du menu les gros morceaux qui ont plus de valeur et on emploie comme remplissage dans une opération ultérieure les fumerons et les morceaux de bois mal carbonisés que l'on met de côté.

Rendement des meules. — On peut donner les chiffres suivants pour le rendement en volume :

Mioimam. Maximam. Moyenne.

Pour meules horizontales 59,5 78,5 70,3

— verticales 50,5 75,1 62,

D'ailleurs, le rendement varie avec la nature du bois.

aM

Chêne