CHAPITRE m

Baguettes en charbon de bois. — Charbon de cornue. — Ses inconvénients. — Charbon Stiite et Edwards. — Charbon Le Molt. — Charbon Lacassagne et Thiers. — Charbon Curmer. — Charbon Jacquelain. — Charbon Peyret. — Charbon Archereau. — Expériences de M. Carré. — Ses procédés de fabrication. Expériences de M. Gaudoin. — Ses procédés de fabrication. — Essais comparatifs de diverses sortes de charbons.

Dans ses expériences sur l'arc voltaïqiie, Davy se servait de bag^uettes de charbon de bois éteint dans l'eau ou dans le mercure. Ces bagnettes brûlaient avec un bel éclat et d'une manière très-rég^ulière, mais elles s'usaient si rapidement, que leur usage était forcément réservé aux expériences de laboratoire. En remplaçant le charbon de bois par les dépôts recueillis sur les parois des cornues à gaz, Foucault ouvrit réellement à l'arc voltaïque l'ère des applications utiles. Le charbon de cornue est, en effet, beaucoup plus dense et résiste bien plus longtemps à l'action destructive du foyer électrique.

Mais, comme l'a fait observer avec raison M. Le Roux, le dernier mot n'est pas dit sur cette question, et le charbon de cornue offre encore de graves inconvénients : sa compacité n'est pas uniforme, tant s'en faut; il éclate quelquefois, s'use souvent irrégulièrement et produit des variations d'éclat assez considérables. Ces variations tiennent surtout à la présence de matières étrangères, telles que des sels alcalins ou terreux, et aussi de quantités notables de silice. Ces matières sont beaucoup moins fixes que le charbon, elles entrent en vapeur et forment pour une grande partie

la flamme qui entoure l'arc. Cette flamme est plus conductrice que Tare voltaïque proprement dit ; en outre, comme elle a une plus grande section, elle s'échauffe moins que lui, et comme, de plus, c'est un corps gazeux, son pouvoir d'irradiation est moindre que celui des particules charbonneuses qui constituent l'arc;

Hâtons-nous de dire que, tel qu'il est, en choisissant convenablement les deux baguettes qui doivent g^arnir un régulateur, le charbon de cornue donne des résultats satisfaisants dans la plupart des applications.

Lorsqu'on renferme l'arc voltaïque dans un globe de verre dépoli, les' scintillements, les intermittences et les oscillations dans Fintensité du foyer se font beaucoup moins sentir : les ombres sont moins vives , la lumière est plus douce, plus homogène, plus agréable. Mais le globe est la cause d'une perte de lumière assez considérable et toutes les fois que les petites irrégularités dues à l'imperfection du charbon sont supportables, on laisse brûler les charbons sans globe. On s'habitue d'ailleurs très-facilement à la lumière électrique et les ouvriers, loin de s'en plaindre, recherchent aujourd'hui les usines éclairées par ce procédé.

Plusieurs inventeurs ont cherché à substituer au charbon taillé directement dans les dépôts recueillis sur les parois des cornues, des agglomérés analogues, mais plus purs; d'autres ont simplement purifié les charbons des cornues ; quelques-uns ont obtenu des produits très-remarquables au point de vue de l'éclat lumineux, mais irréalisables en pratique à cause de l'exagération du prix de revient.

Parmi tous les procédés proposés et appliqués pour l'amé^ lioration des charbons électriques, nous citerons ceux de MM. Staite et Edwards, Le Molt, Lacassagne et Thiers, Gurmer, Jacquelain, Peyret, Archereau, Carré et Gaudoin^

CHARBONS ELECTRIQUES. 41)

Charbon Staite et Edwards.

En 1846, MM. Staite et Edwards firent breveter un procédé de fabrication de charbon pour lumière électrique qui avait pour base un mélangée de coke pulvérisé et de sucre.

Le coke était d'abord réduit en une poudre presque impalpable et additionné d'une petite quantité de sirop, puis le mélange était malaxé, moulé et fortement comprimé. Le charbon subissait ensuite une première cuisson et était plongé dans une dissolution très-concentrée de sucre et soumis de nouveau à la chaleur blanche.

Charbon Le Holt.

M. Le Molt a fait breveter, en 1849, une composition pour crayons électriques, formée de 2 parties de charbon de cornue, 2 parties de charbon de bois ou de coke et 1 partie de g'oudron hquide. Ces substances étaient préalablement pulvérisées, tamisées, mélangées et amenées par une forte trituration à l'état de pâte dure très-consistante, puis, à l'aide d'un puissant moyen mécanique, soumises à une forte compression.

Les pièces moulées étaient recouvertes d'un (Miduit de sirop de sucre et placées les unes contre les autres, dans un vase en charbon de cornue. Elles étaient alors soumises à une haute température pendant 20 à 30 heures et purifiées, si nécessaire, par des immersions dans des acides.

Charbon Lacassagne et Thiers.

MM. Lacassagne et Thiers, en 1857, s'occupèrent de la purification des baguettes de charbons de cornue. Ces messieurs faisaient fondre, par voie ignée, une cer-

50 ÉCLAIRAGE A LVÉLEGTRICITÉX

taine quantité de potasse ou de soude caustique. Lorsque leur bain était à l'état roug^e, ils y faisaient digérer, pendant un quart d'heure environ, les baguettes de carbone provenant des parois intérieures des cornues (ces baguettes étaient préalablement taillées).

Cette opération avait pour but de changer en silicate de potasse ou de soude soluble la silice contenue dans lesdits charbons, et si pernicieuse à la constance de la lumière. Les baguettes de charbon étaient ensuite lavées à l'eau bouillante, puis soumises (dans un tube de porcelaine ou de terre réfractaire chaufîée au rouge), pendant plusieurs heures, à l'action d'un courant de chlore, dont la propriété était de faire passer les différentes terres que la potasse ou la soude n'avaient pas attaquées, à l'état de chlorures volatils, de silicium,- de calcium, de potassium, de fer, etc.

Ainsi épurés, ces charbons donnaient une lumière un peu plus régulière.

Charbon Curmer.

Le procédé Curmer consiste surtout dans la calcination de noir de fumée, de benzine et d'essence de térébenthine, le tout mélangé et moulé sous forme de cylindres ; la décomposition de ces matières laisse un charbon poreux qu'on imbibe avec des résines ou des matières sucrées et qu'on calcine de nouveau. C'est en répétant ces opérations que M. Curmer réussissait à produire des charbons peu denses et peu conducteurs, il est vrai, mais extrêmement réguliers et exempts de toutes impuretés.

Charbon Jacquelain.

M. Jacquelain, ancien chimiste à l'Ecole centrale, a cherché à imiter les circonstances qui , pendant la fabri-

cation du g*az, donnent naissance au charbon de cornue. Ces circonstances sont Tarrivée au contact des parois incandescentes des cornues de matières hydrocarburées très-denses dont une partie se volatilise, et dont le reste se décompose en laissant pour résidu une couche de charbon. Dans les cornues des usines à g»az, ces matières hydrocarburées entraînent avec elles un g^rand nombre d'impuretés que contient la houille. En prenant des g*oudrons provenant d'une véritable distillation, débarrassés^ par conséquent, de toutes les impuretés non volatiles, et réalisant dans des appareils spéciaux ces conditions de décomposition au contact de parois fortement échauffées, on devait reproduire les charbons des cornues, mais jouissant d'une pureté parfaite. C'est ce qu'a fait M. Jacquelain en opérant avec un tube de terre réfractaire de 0",15 de diamètre dans un fourneau improvisé ; et il a obtenu des plaques qui, débitées en bag^uettes à la scie, ont donné une lumière parfaitement tranquille, plus blanche et d'environ 25 pour 100 plus intense, à courant électrique égpal, que celle donnée par les charbons ordinaires.

Les expériences faites avec ces crayons, à l'Administration des phares de Paris, avaient été si concluantes, que nous eûmes, vers le commencement de 1876, l'idée de mettre le procédé en pratique. Mais M. Jacquelain, consulté,, nous expliqua qu'il lui était impossible de calculer : 1° les dépenses à faire pour l'installation d'une fabrication continue; 2° le prix de revient approximatif du charbon obtenu. Comme d'autre part le procédé de M. Gaudoin commençait à donner de bons résultats, nous ne donnâmes pas de suite à notre idée. Nous savons depuis long^temps ce qu'il en coûte pour convertir un procédé de laboratoire, même très-exact, en opération industrielle, et nous ne voulions pas nous lancer dans une affaire de cette nature sans quelques données numériques.

Les chai*bons de M. Jaequelain, une fois formés, ont d'ailleurs l'inconvénient d'exiper un travail considérable de main-crœu\Te pour être utilisés (car la matière est si dure, qu'on ne la scie que difficilement) et de produire des déchets relativement considérables.

Charbon Peyret.

M. Peyret, docteur à Lourdes, a préparé des charbons en imbibant des morceaux de moelle de sureau ou tout autre corps poreux avec du sucre fondu et en décomposant ensuite le sucre par la chaleur. En répétant l'opération un nombre de fois suffisant, il obtenait des crayons très-denses qu'il soumettait ensuite à un courant de sulfure de carbone.

Nous n'avons eu en mains que de très-petits fragments de ces crayons, et il nous a été impossible de nous rendre bien compte de leur valeur ; leur prix élevé est en tout cas un obstacle très-sérieux au développement d'une fabrication industrielle.

Charbon Archereau.

M. Archereau, dont le nom revient souvent à la plume lorsqu'on s'occupe de questions d'ag*g*lomérés de charbons ou d'électricité, vient de présenter à l'Académie des sciences des nouvelles bag^uettes pour rég'ulateurs électriques, composées de carbone ag^g'loméré et comprimé, mêlé à de la mag^nésie, qui ont, d'après l'auteur, l'avantagée de rendre la lumière plus stable et d'aug^menter son pouvoir éclairant.

Nous avons essayé divers échantillons de ces crayons : les uns étaient de bonne qualité, les autres inférieurs aux charbons de cornue. Plusieurs crayons ont fourni une lumière de 150 becs avec une mesure totale de 0",03 à l'heure. C'est une fabrication qui peut devenir bonne, mais qu'il faut absolument rég*ulariser.

CHARBONS KLEOTRIQUES. 53

Charbon Carré.

M. Carré a fait un g^rand nombre d'expériences de lumière électrique sur les charbons de cornue imprég*nés de divers sels et a combiné un nouveau produit pour le même usagée. Quelques détails sur ses travaux sont nécessaires pour en faire comprendre l'importance et le mérite.

En imprég*nant des charbons assez poreux, et par une ébullition prolong^ée dans des dissolutions concentrées, M. Carré constata :

1° Que la potasse et la soude doublent au moins la long^ueur de Tare voltaïque, le rendent muet, se combinent à la silice et l'éliminent des charbons en la faisant fluer à 6 ou 7 millimètres des pointes, à l'état de g*lobules vitreux, limpides et souvent incolores; qu'elles aug^mentent la lumière dans le rapport de 1 ,25 à 1 ;

2° Que la chaux, la mag^nésie et la strontiane aug^mentent la lumière dans la proportion de 1 ,40 à 1 , en la colorant diversement ;

3** Que le fer et l'antimoine portent l'aug^mentation à 1,60 ou 1,70;

4** Que l'acide borique aug^mente la durée des charbons en les enveloppant d'un enduit vitreux qui les isole do Toxyg^ène, mais sans aug^menter la lumière; . 5** Qu'enfin l'imprég^nation des charbons purs et rég*ulièrement poreux avec des dissolutions de divers corps est un moyen commode et économique de produire leurs spectres, mais qu'il est préférable de mélang^er les corps simples aux charbons composés.

Pour la fabrication des crayons factices, M. Carré préconise une composition de coke en poudre, de noir de fumée calciné et d'un sirop spécial formé de 30 parties de sucre de canne et de 12 parties de g'onime.

La formule suivante est indiquée au brevet du 15 janvier 1876 :

Coke très-pur en poudre fine presque impalpable. 45 parties.

Noir de fumée calciné 6 ' —

Sirop spécial 7à8 —

Le tout est fortement trituré et additionné de 1 à 3 parties d'eau pour compenser les pertes par évaporation et selon le deg'ré de dureté à donner à la pâte.

Le coke doit être fait avec les meilleurs charbons pulvérisés et purifiés par lavag^es. (Les poudres charbonneuses peuvent être aussi purifiées par des lavag^es avec décantation, macération à chaud dans des bains acides.) Le coke des crasses de cornues à g^az est g^énéralement assez pur.

La pâte est alors comprimée et passée par une filière, puis les charbons sont étag'és dans des creusets et soumis pendant un temps déterminé à une haute température.

La cuisson comprend une série d'opérations.

Pour la première, les charbons sont placés horizontalement dans le creuset en fonte sur une couche de poussière de coke, chaque lit est séparé par une feuille de papier pour éviter toute adhérence. Entre la dernière couche et le couvercle, on met i centimètre de sable de coke et 1 centimètre de sable siliceux sur le joint du couvercle.

Après la première opération, qui doit durer de quatre à cinq heures au moins et atteindre le roug'e-cerise, les charbons doivent rester deux ou trois heures dans un sirop trèsconcentré et bouillant de sucre de canne ou de caramel, avec deux ou trois intervalles de refroidissement notable, afin que la pression atmosphérique le fasse pénétrer dans tous les pores. On laisse ensuite les charbons égoutter en ouvrant un robinet placé au bas du vase, puis on les ag^ite quelques instants dans l'eau bouillante pour dissoudre le sucre resté à la surface.

Après dessiccation, on soumet les charbons à une seconde cuisson à Fétag^e qui suit ; on peut alors les mettre debout dans le creuset en remplissant leurs interstices avec du sable.

On les traite de même en les descendant d'un élague à chaque cuisson jusqu'à ce qu'ils aient acquis la densité et la solidité requises et en se servant d'un four ayant autant d'étag^es qu'on désire de cuissons.

Les charbons sont séchés lentement. On termine leur dessiccation dans une étuve dont la température atteint g*raduellement 80 deg'rés en douze ou quinze heures. Pour les empêcher de se déformer, en séchant, les bag*uettes sont placées dans des tôles ayant la forme de V.

Les charbons Carré sont plus tenaces et plus rig*ides que ceux de cornue. Ils sont surtout remarquablement droits et rég^uliers. Des bag^uettes de 0'",01 de diamètre peuvent être employées à 0'",50 de long^ueur, sans crainte de rupture. Leur forme cylindrique, jointe à leur homogénéité, fait que leurs cônes se maintiennent aussi parfaitement taillés que s'ils étaient usés au tour. Ils sont aussi plus conducteurs que les charbons de cornue. Les seuls inconvénients que nous ayons remarqués dans l'emploi consistent en une désag'rég^ation assez rapide, la production de petites flammèches et l'irrég^ularité dans l'éclat lumineux.

Crayons Gaiidoin.

M. Gaudoin a ég^alement fait de nombreuses expériences sur les charbons contenant des substances étrangères.

Les corps suivants ont été introduits dans les crayons : 1** phosphate de chaux des os ; 2° chlorure de calcium ; 3** borate de chaux ; 4** silicate de chaux ; 5"* silice précipitée pure ; ô'* magnésie ; 7** borate de magnésie ; 8** phosphate de magnésie; 9** alumine ; 10* silicate d'alumine.

Les proportions étaient calculées de manière à obtenîr 5 pour 100 d'oxyde après la cuisson des crayons. Ceux-ci étaient soumis à Faction d'un courant électrique toujours de même sens, fourni par une machine Gramme assez puissanté pour entretenir un arc voltaïque de 10 à 15 millimètres de long-ueur.

Le crayon nég*atif étant placé en bas, M. Gaudoin a observé les résultats suivants :

1' La décomposition complète du phosphate de chaux; sous la triple influence de l'action électrolytique, de Faction calorifique, et de Faction réductrice du carbone. Le calcium réduit se rend sur le charbon nég^atif et brûle au contact de Fair avec une flamme roug^eàtre. La chaux et Facide phosphorique se répandent dans Fair, en produisant une fumée assez abondante. La lumière, mesurée au photomètre, est double de celle qui est produite par des crayons de même section taillés dans les résidus des cornues à g'az.

2** Le chlorure de calcium, \& borate et le silicate de chaux sont ég*alement décomposés, mais les acides borique et silicique paraissent échapper par la volatilisation à Faction de Félectricité. Ces corps donnent moins de lumière que le phosphate de chaux.

S"" La silice introduite dans les crayons les moins conducteurs diminue la lumière, fond et se volatilise sans être décomposée.

4** La mag'nésie, le borate et le phosphate de mag*nésie sont décomposés ; le mag^nésium en vapeur se rend sur le charbon nég^atif et brûle au contact de Fair avec une flamme blanche. La mag'nésie, les acides borique et phosphorique se répandent dans Fair à l'état de fumée. L'aug^mentation de lumière est moins considérable qu'avec les sels de chaux.

5' L'alumine et le silicate d'alumine ne sont décomposés qu'avec un courant très-fort et un arc voltaïque très-considérable ; mais, dans ces circonstances, la décomposition de

Falumine est bien manifeste, et Ton voit Taluminium en vapeur sortir du nég*atif comme un jet de g*az et brûler avec une flamme bleuâtre peu éclairante.

La flamme et la fumée qui accompagnent constamment ces lumières électro-chimiques lui ayant paru un g*rand obstacle à leur utilisation pour Téclairag^e, M. Gaudoin n'a pas poussé plus loin ces expériences. Il a préféré poursuivre ses études sur les ag^glomérés en carbone.

Les produits fabriqués par M. Gaudoin* étant supérieurs à tous les autres, nous allons nous étendre un peu sur leur mode de fabrication.

Le brevet est daté du 12 juillet 1876.

Ainsi que nous l'avons dit plus haut, les crayons destinés à la production de Tare voltaïque doivent être en carbone chimiquement pur. Or, la poussière de charbon de cornue, quoique ne contenant qu'une faible proportion de matières étrang*ères, n'est pas suffisamment bonne pour cet usagée, et son emploi présente des inconvénients. Les lavages aux acides ou aux alcalis qu'on peut faire subir aux matières charbonneuses, dans le but d'enlever les impuretés qu'elles contiennent, sont coûteux et insuffisants. Le noir de fumée est assez pur, mais son prix est élevé et son maniement difficile. M. Gaudoin a dû chercher ailleurs une meilleure source de carbone, et il a trouvé sa solution en décomposant, par la chaleur en vases clos, les brais secs, gras ou liquides, les goudrons, résines, bitumes, essences et huiles naturelles ou artificielles, matières organiques susceptibles de laisser du carbone suffisamment pur, après leur décomposition par la chaleur.

Les appareils employés pour effectuer cette décomposi-

4. M. Octave Gaudoin est rinvcnteur du procédé de gaWanisation directe de la fonte et du fer, appliqué en grand au Val d'Osne, lequel donne des résultats bien supérieurs à tous les autres systèmes de cuivrage en usage aujourd'hui.

tion sont des cornues ou creusets fermés en plombag'ine. Ces creusets sont disposés dans un fourneau capable de les chauffer au roug'e clair. La partie inférieure des creusets est munie de deux tubes servant, l'un au dég'ag^ement des gaz et matières volatiles, l'autre à l'introduction de la matière première.

On peut conduire les produits volatils de la décomposition sous la gorille du foyer et les brûler pour chauffer les creusets, mais il est plus avantag'eux de les diriger dans une chambre de condensation, puis dans un serpentin en cuivre, et de recueillir, après condensation, les g*oudrons, huiles, essences et carbures d'hydrog'ène qui prennent naissance dans cette opération.

M. Gaudoin utilise ces différents sous-produits dans la fabrication même de ses charbons ; il a g'rand soin d'éviter, pour les serpentins et les vases de conservation, l'emploi du fer, de la fonte, du zinc et de toutes substances susceptibles d'être attaquées par ces g^oudrons, car toute leur valeur réside dans leur pureté.

Quelle que soit la matière première employée à la fabrication de ce charbon, la décomposition par la chaleur peut être menée lentement ou brusquement, selon la nature des produits secondaires qu'on se propose d'obtenir. Pour opérer lentement, il suffît d'emplir la cornue aux deux tiers et de chauffer g^raduellement jusqu'au roug'e clair, en évitant, autant que possible, le boursouflement de la matière. Pour opérer brusquement, on chauffe d'abord la cornue vide au bon roug*e, et on fait arriver la matière première au fond par petite portion, soit en filet, si elle est liquide, soit en petits frag'ments, si elle est solide.

La distillation lente donne plus de g^oudron et d'huiles lourdes et peu de g*az. La décomposition brusque donne plus d'essences lég'ères et de g*az.

Lorsque la matière première a été convenablement choi-

sie, il reste dans la cornue du charbon plus ou moins compacte. On le pulvérise aussi finement que possible et on Fag^g'lomère soit seul, soit mêlé à une certaine quantité de noir de fumée , au moyen des carbures d'hydrog'ène obtenus comme produits secondaires.

Ainsi préparés ces carbures sont complètement exempts de fer, et sont bien préférables à ceux qu'on trouve dans le commerce, non-seulement par Fag^g^lomération du carbone, mais encore par Timprég^nation ou Fimbibition des objets fabriqués. (Cette dernière opération, tout en bouchant les pores, y introduit de l'oxyde de fer quand elle est faite avec les produits du commerce.)

Les objets faits en carbone ag'g'loméré sont, pour une variété de carbone d'autant plus combustibles qu'ils sont plus poreux, et d'autant plus poreux qu'ils ont été moulés à une moindre pression. L'inventeur se sert, pour sa fabrication, de moules en acier capables de résister aux plus hautes pressions d'une forte presse hydraulique.

Quoique la filière, ou appareil à mouler, usitée depuis long^temps dans la fabrication des crayons ordinaires de plombag'ine, puisse servir sans aucune modification à la fabrication des crayons pour lumière électrique, M. Gaudoin a apporté à cet appareil certains perfectionnements importants. Ainsi, au lieu de faire sortir les crayons de haut en bas, suivant la verticale, il place l'orifice ou les orifices du moule sur le côté et de manière à ce que les crayons sortent en formant avec l'horizon un ang^le descendant de 20 à 70 deg'rés. Les crayons sont g^uidés sur toute leur longueur par des tubes ou par des rig*oles.

Cette disposition permet de vider toute la matière contenue dans le moule sans interrompre le travail, et comme les crayons sont constamment soutenus, ils ne cassent plus sous leur propre poids, ce qui arrive souvent quand ils sortent de haut en bas.

Nous avons fait, à diverses époques, de nombreux essais avec toutes sortes de crayons, et ce sont ceux de la fabrication de M. Gaudoin qui nous ont donné les meilleurs résultats. Il a fallu beaucoup de temps et des dépenses d'arg*ent considérables pour faire entrer cette fabrication du domaine scientifique dans celui de la pratique, mais enfin le succès est venu couronner les efforts de Tinvonteur.

TABLEAU DES EXPÉRIENCES FAITES LE 6 NOVEMBRE iS76 SUR DIVERS CRAYONS ÉLECTRIQUES.

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