COKE

Le coke est employé dans la métallurgie à un grand nombre d'usages : dans les locomotives, dans les hauts foumeaux,|dans les cubilots, dans les fours à manche, etc. Il produit une température plus élevée que le charbon de bois, il agit sur les silicates métalliques comme réductif plus énergique ; pour ces motifs, il serait presque toujours préféré au charbon végétal s'il ne contenait pas une proportion de matières terreuses, et de sulfures métalliques, souvent assez forte pour gêner les opérations et pour altérer la qualité des produits.

La compacité et la porosité du coke influent notablement sur la marche des opérations métallurgiques, et sur la formation de la vapeur dans les locomotives ; mais ces qualités ne peuvent être appréciées que par l'usage. H est impossible de déterminer au laboratoire quel degré de compacité ou de porosité le coke doit avoir pour convenir à un emploi déterminé. H faut donc laisser de côté les propriétés physiques et s'occuper seulement de sa composition.

E(m hygrométrique. — Le coke est notablement hygrométrique; exposé à l'air très-humide ou à la pluie, il absorba facilement de IS à 16 pour 100 d'eau ; il en perd la plus grande partie quand on le conserve dans des magasins convenablement secs, mais il en retient encore de 3 à 4 pour 100, même dans les temps les plus secs et les plus chauds de l'été.

Quand ce combustible est conservé en grands tas, à l'air libre, les diverses parties des tas sont très*inégalement exposées au soleil, au vent, à la pluie, à l'humidité de l'air ; des fragments pris en différents points au même moment [se trouvent contenir des proportions très-différentes d'eau hygrométrique. H est par suite impossible de choisir dans un tas pareil un échantillon moyen qui représente exactement le tas entier; on ne peut avoir une approximation qu'en multipliant les prises d'essai et les déterminations de l'eau hygrométrique. Ces opérations demandent trop de temps

pour être faites constamment. Le coke employé journellement est mesuré au volume, et on doit se résigner à l'incertitude qui résulte des variations de l'état hygrométrique sur la quantité réelle de combustible livrée aux ouvriers. Cet inconvénient ne se présente pas dans les usines dans lesquelles le coke est conservé dans des magasins fermés : l'état hygrométrique du coke est à peu près le même dans toute la masse, et il est moins difficile de prélever une prise d'essai qui représente la moyenne de l'approvisionnement.

Matières ffolaiiles. — Le coke, fabriqué avec les soins convenables dans le» fours le plus ordinairement employés, ne renferme pas de substance organique non décomposée ; il ne produit aucune flanmie quand on le brûle sur une grille, dans un four peu profond et dans un courant d'air très-rapide. Il n'en est pas de même pour le coke provenant de plusieurs usines à gaz, et pour celui qui est produit en grand dans des fours chauffés extérieurement : ils contiennent presque toujours quelques centièmes de matières volatiles. Comme ces matières sont à peu près inutiles dans la plupart des opérations auxquelles le coke est employé, il est important de constater leur présence et d'évaluer leur proportion, qui doit être déduite du poids du coke aussi bien que celle de l'eau hygrométrique, pour l'estimation de l'effet calorifique à produire.

n est utile d'observer que, dans les appareils de distillation de la houille, la masse de combustible n'est pas soumise dans toutes ses parties à la même température, et que par conséquent la proportion des matières volatiles que contiennent les fragments de coke doit présenter de grandes variations avec la position qu'ils occupaient dans les appareils. Pour évaluer ces matières volatiles on ne peut donc pas prendre un fragment [au hasard ; la prise Cessai exige encore des ,préeautions minutieuses. Il faut prélever un assez grand nombre de morceaux, les concasser, et prendre une moyeime avec les soins convenables ; sans cela on s'expose à une erreur appréciable dans l'évaluation de la valeur réelle du coke comme combustible fixe.

Matières terreuses et métaUiques, — Le coke renferme, en mélange intime ou irré^ulier, toutes les matières étrangères contenues dans la houille, plus ou moins altérées par une calcination prolongée. H est très-itnportant, pour tous les usages du coke, de déterminer la proportion et la nature de ces matières, et pour quelques usages spéciaux, par exemple pour la métallurgie du fer.

^3» Métalloïdes.

il est essentiel d'évaluer à peu près exactement le aottfre, Taïae* nio, le phosphore, et en général tous les corps qui peuvent nuire à la qualité du produit de Tôpération»

Pour ces recherches analytiques on se trouve en présence de grandes difficultés : la première est le choix de la prise d'essai^ qui représente un tas un peu considérable du combustible ; elle résulte de l'inégale distribution des matières étrangères dans le coke ; on ne peut Técarter qu'en prélevant un très-^gruid nombre de morceaux, les écrasant en gros sable, faisant un mélange aussi intime que possible, et prenant, pour le soumettre au chimiste, une partie du combustible pulvérisé.

La seconde difficulté se présente dans les opérations analjrti'ques; on ne peut doser que très^imparfaitement le soufre, le phosphore et même l'arsenic, en présence de l'énorme excès de carbone; il n'est pas possible de déterminer, même approximativement, la silice et l'alumine, et de reconnaître dans quelle pro^ portion le sable et l'argile se trouvent mélangés ; on ne peut pas non plus démontrer à quel état se trouvent le fer et le soufre : le fer est à l'état métallique ou à l'état de sulfure, le soufre est probablement combiné avec le fer ou avec le calcium.

Pour le soufre, le phosphore et l'arsenic, on opère le dosage sur le coke lui*mème ; mais pour le fer et pour toutes les matières terreuses, il est nécessaire d'incinérer et de faire l'analvse sur les cendres, ce qui peut donner des indications suffisantes pour la pratique. Ces opérations sont presque toujours très-longues et ne doivent être faites que lorsqu'elles sont nécessaires, c'est-À^ dire quand le coke doit être employé dans des opérations de la métallurgie du fer. Lorsqu'il s'agit de combustible destiné aux locomotives, à la' métallurgie du plomb, etc., il suffit parfaitement de déterminer la proportion des cendres et de reconnaître à peu près leur composition, soit simplement par un examen à la loupe, soit par quelques essais rapides.

Examen au laboratoire. — *- D'après les oonsidérationii préoédentés, un échantillon de coke ayant été choim convenablement doit être soumis aux opérations suivantes :

1* Détermination de l'eau hygrométrique, par dessiccation à la température de 180 degrés : la pesée du coke pulvérisé et de»* séché exige les mêmes précautions que ceUe du charbon de bois, bien que le coke soit un peu moins hygrométrique;

CARBONE. i3«

2* Galoînation à température élevée, servant à évaluer les matières volatiles que le cDke peut contenir par suite d'une carbonisation imparfaite ;

3* Incinération sous le moufle, pesée et analyse qualitative des cendres ?

4" Dosage du soufre, de l'arsenic et du phosphore sur le coke lui-même ; analyse complète des cendres ; mais ces opérations ne doivent être faîtes que dans des cas spéciaux, par exemple pour le coke destiné aux hauts fourneaux, aux fours de mazerîe, aux cubilots, etc.

Assez fréquemment le mode de fabrication du coke est parfaitement connu des industriels qui emploient le combustible, et ils sont certains de l'absence des matières volatiles; dans ce cas, la seconde opération est inutile et peut être supprimée ; il en est de même quand la présence d'une petite proportion de ces matières n'enlève pas notablement de sa valeur au combustible. Ainsi, par exemple, dans les chemins de fer on cherche principalement le coke qui laisse peu de cendres en brûlant, et on n'attache aucune importance à 2 ou 3 centièmes de matières volatiles qu'il pourrait encore contenir; pour cet emploi spécial, l'examen du coke ne comprend que deux opérations qui peuvent être faîtes avec rapidité, une fois que la prise d'essai a été convenablement choisie : la détermination de l'eau hygrométrique et celle des cendres,

La proportion de cendres que laisse le coke en brûlant est extrêmement variable; rarement elle est inférieure à 5 pour 100, et c'est la limite qu'on cherche à obtenir pour les locomotives ; le plus ordinairement elle s'élève à 10 et 12 pour 100, quelquefois même à IS et 18 pour 100.

AHTBEAGITE.

L'anthracite contient trëft^eu d'hydrogène, d'oxygène et d'a* zote, et perd très-rarement plus de 8 pour 100 de son poids par une forte calcination : il se présente, comme la houille, en bancs plus ou moins puissants, dans lesquels le combustible est mélangé, soit à peu près régulièrement, scÂt au contraire d'une manière tout à fait irrégulière, avec diverses matières terreuses et avec des pyrites de fer. Il brûle très-difficilement avec une flamme

courte et peu persistante ; la combustion ne peut être entretenue que sous l'action d'un courant d'air énergique, et dans des appareils disposés de telle façon que la température soit extrêmement élevée. En brûlant dans ces conditions, l'anthracite produit plus de chaleur que le coke, et peut être employé avec succès dans un certain nombre d'opérations métaUurgiques.

Quand on charge dans un foyer porté au rouge blanc quelques pelletées d'anthracite, les morceaux s'enflamment lentement à mesure qu'ils s'échauffent, mais ensuite se comportent très-différemment suivant la nature du combustible. Assez fréquemment les morceaux décrépitent vivemqnt et se divisent en un grand nombre de fragments trè&-petits, qui, bien que ne se collant pas entre eux, interceptent plus ou moins complètement le passage de l'air; c'est ce qui arrive pour les anthracites exploités en France, et cela leur enlève une grande partie de leur valeur. Au contraire, les anthracites exploités dans quelques mines d'Ecosse et d'Amérique supportent parfaitement le feu sans décrépiter, et brûlent à peu près comme le coke, bien qu'un peu plus lentement.

L'anthracite est très-compacte et peu hygrométrique ; les fragments qui n'ont pas été mouillés ne perdent pas plus de 2 pour 100 d'eau par forte dessiccation ; exposé & la pluie, ou plongé dans l'eau, l'anthracite absorbe jusqu'à S et 6 pour 100 de ce liquide, et ne le laisse dégager que très-lentement quand il est placé à la température ordinaire dans une chambre sèche ; il faut le soumettre pendant plusieurs heures à une température supérieure à 120 degrés pour lui enlever complètement l'eau.

Les matières terreuses qui se trouvent le plus ordinairement dans l'anthracite sont le sable quartzeux et l'argile schisteuse; le carbonate de chaux etladolomie ne se présentent que rarement, il en est de même du fer carbonate ; au contraire, les pyrites de fer sont fréquemment très-abondantes, quelquefois même en quantité teUé qu'il est impossible d'employer le combustible dans la métallurgie du fer. Les cendres, résidu fixe de la combustion, sont habituellement composées de sable, d'argile, d'oxyde de fer et de silicate d'alumine.

La valeur de l'anthracite comme combustible dépend beaucoup de la proportion et de la nature des matières étrangères qui lui sont mélangées ; mais elle dépend encore bien plus de la pro-

priété de ne pas décrépiter au feu. Ce sont là les deux points principaux auxquels il faut s'attacher dans T examen de ce combustible.

La nature, le mode de dissémination, et la proportion des matières étrangères, doivent être évalués sur le carreau de la mine ou dans les magasins des usines : au laboratoire, on ne peut faire que la détermination des cendres sur un échantiUon convenablement choisi •

Quant à la propriété de ne pas décrépiter au feu, on peut la constater très-aisément au ldi)oratoire, en projetant quelques morceaux de l'anthracite proposé dans un four porté au rouge blanc, dans lequel l'appel de l'air est produit par une cheminée très-élevée, et en observant de temps en temps de quelle manière les morceaux se comportent* Cette première partie de l'examen étant faite, il ne reste plus qu'à déterminer la perte par càtcination çt. la .proportion des cendres. Ces deux opérations sont faites absolument comme pour la houille.

La détermination du pouvoir calorifique, par fusion avec la litharge, ne présente pas un grand intérêt, parce que l'anthracite est généralement utilisé comme combustible fixe, et que par suite la faculté réductrice ou calorifique des produits de la distillation n'a qu'une importance secondaire. Cependant il peut être utile, dans un petit nombre de cas spéciaux, d'obtenir quelques indicar tiens à ce sujet, et alors il faut procéder à la fusion avec la litharge avec les précautions énoncées précédemment pour la houille.

Nous donnons dans le tableau suivant les résultats de l'essai de plusieurs anthracites de diverses localités.

ARTn&C1TI8

Carbone fixe 0,860 0,913 0,744 0,880

Gendref 0,060 0,027 0,196 0,060

Matièm TolatUei. 0,080 0,060 0,060 0,080

4,000 Tïioîr i,000 1

Itafeb âvee la liOiarge 50,60 51,60 86,38 80.94

Gariione équivalent 0,900 0,930 0,776 0,910

Carbone 4qaitalanl aux matières

volatiles 0,040 0,017 0,032 0,030

(1) Anthracite de Pensylvmie (Etats-Unis d'Amérique). — Il

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est noir, très-brillant, compacte ; il renferme peu de pyrites, ne décrépite pas au feu, et peut être employé dans les hauts four* ueaux; ses cendres sont argileuses.

(2) Anthracite de la Mure^ près de Grenoble (Isère). — Il est noir, très-brillant, décrépite vivement au feu; il contient trèspeu de pyrites et ses eendres sont principalement argileuses ; les produits de la distillation ont un pouvoir calorifique remarquablement faible.

(3) Anthracite de Moutiers^ en Savoie. — Il eet noir, très-compacte, et contient par places beaucoup de pyrites ; les cendres renferment du sable, de T argile et de F oxyde de fer; il décrépite vivement au feu . A Saint-Michel-de-Maurienne, on exploite un combustible presque identique.

(4) Anthracite exploité en Corse. — Il est noir, brillant et compacte ; il renferme quelques pyrites, et ses cendres sont principalement argileuses. Exposés à un feu violent, les fragments se divisent sans vive décrépitation.

•lUJPBITIS.

Le graphite (ou plombagine) se trouve dans des terrains plus anciens que ceux dans lesquels on rencontre l'anthracite, et généralement il est en masses peu puissantes. H diffère complètement de l'anthracite par son aspect et par ses propriétés, et ne peut jamais être employé comme combustible. Il est gris métallique, doux au toucher, ne s'écrase pas facilement sous le pilon; il brûle difficilement et sans aucune flamme, et contient à peine deux ou trois centièmes d'eau hygrométrique et de matières volatiles. Il est presque toujours intimement mélangé avec de l'argile et avec du peroxyde de fer, presque jamais il ne contient de pyrites.

Les usages du graphite sont très-divers. •

Quand il o^t très-pur, il sert à faire les crayons dit de mine de plomb. Lorsqu'il est mélangé d'une forte proportion d'argile et qu'il contient peu d'oxyde de fer, il peut être employé pour la fabrication des creusets réfractaires, qui rendent de grands services dans les laboratoires, et pour plusieurs opérations industrielles.

On fabrique ces creusets soit avec du graphite seul, soit avec du graphite mélangé mécaniquement avec des terres réfractaires. Enfin le graphite plus ou moins pur est employé, comme l'huile et les graisses, pour diminuer les frottements des pièces de machines, notamment pour les engrenages.

Pour ces différents usages, Texamen d'un échantillon au laboratoire ne peut pas indiquer à l'industriel la valeur véritable du graphite ; cette valeur ne peut être fixée que par des essais faits sur une assez large échelle. Au laboratoire, on peut seulement déterminer la proportion des cendres et leur composition.

Il est bon d'observer que l'incinération ne suffit pas pour faire ûonnaitre la proportion de carbone réellement contenu dans un échantiUon proposé, parce que l'argile et l'oxyde de fer, mélangés aveo le graphite, contiennent ou peuvent contenir de F eau hygrométriqoe et combinée. Il faut déterminer la perte par calcination; on obtient approximativement la proportion du earbone en retranchant le poids des cendres du poids du résidu fixe de la caloination.