COMPOSITION POUR 100 PARTIES EN POIDS

CABBOKE

OXTGÈXE ETAmiE

CEEOHES

Érable .

Cornouiller .

Charme .

Peuplier .

Houx .

Tremble .

Chêne .

On voit à l’inspection de ce tableau que le charbon de bois est une matière complexe dont la composition est variable suivant les essences de bois qui l’ont produit.

Influence de la vitesse de la carbonisation. — La conduite plus ou moins rapide de la carbonisation exerce également une influence considérable sur le rendement en charbon.

Au lieu de chauffer graduellement le hois de façon à l’amener peu à peu à la température maxima à laquelle il doit être porté, on peut introduire celui-ci dans des fours préalablement chauffés à cette température, laquelle sera maintenue pendant toute la durée de l’opération.

Dans cette dernière façon d’opérer, le rendement est sensiblement moitié de ce que donne la première méthode.

M. Violette, en opérant sur le hois de bourdaine, obtint par une décomposition rapide 9 pour 100, et par une décomposition lente 18,9 pour 100 d’un charbon de composition à peu près identique dans les deux cas.

Karsten a opéré sur onze sortes de bois différents séchés à l’air et a obtenu comme charbon produit :

CHARBON DE BOIS

Minimum Maximum Moyenne

Par une décomposition rapide . 12,20 16,5 14,4 0/0

Par une décomposition lente . 24,60 27,7 25,6 0/0

Ces faits concordent d'ailleurs avec les résultats des expériences de Pettenkofer sur la natiire du gaz d’éclairage que l’on peut préparer par la décomposition du bois par la chaleur. Lorsque le bois est chauffé graduellement et à une température peu élevée, le gaz obtenu est peu riche en carbone et peu éclairant ; si au contraire on porte le bois rapidement à une température élevée, le gaz contient beaucoup de carbone et possède un pouvoir éclairant comparable à celui du gaz de houille.

Dans ce dernier cas, les produits volatils que laisse dégager le bois, étant chassés seulement au moment où la température de la masse ligneuse est déjà élevée, ces produits peuvent réagir sur le charbon et donner naissance à des composés fortement carburés qui ne peuvent se former lorsque, dans une décomposition lente du bois, ces produits volatils ont été expulsés dès que la température a atteint 200» à 500“.

Ajoutons que dans la décomposition rapide du bois à tempéi-ature élevée, l’eau que renferme cette substance est décomposée par le charbon en donnant de l’oxyde de carbone et de l’hydrogène ; d’autre part, l’acide carbonique que laisse dégager ce bois, passant sur du charbon porté à une température élevée, lui prend une quantité de carbone égale à celle qu’il renfermait déjà pour devenir oxyde de carbone.

But de la carbonisation du bois. — Nous venons de voir qu’un même bois, soumis à la carbonisation, peut laisser un résidu de charbon dont le poids et la nature sont variables, suivant que l’opération a été effectuée à une température plus ou moins élevée, suivant que cette carbonisation a été conduite plus ou moins vivement. 11 est facile de se rendre compte de ces résultats.

Lorsqu’on porte le bois à une température élevée, les éléments volatils, hydrogène, oxygène et azote, qui entrent dans sa constitution, ont une tendance à se dégager et à se séparer du carbone qui est fixe. Mais en réalité les phénomènes sont beaucoup plus complexes. Sous l’intluence de la chaleur, les combinaisons primitives existant dans le bois sont détruites, mais en même temps l’énergie des affinités chimiques variant avec la température, il s’établit de nouveaux équilibres ; des combinaisons volatiles dans lesquelles une partie du carbone s’est unie à quelques-uns des éléments gazeux, se dégagent, tandis qu’une partie des mêmes éléments volatils forme avec une autre portion du carbone des produits fixes.

Ces derniers subsisteront jusqu’à ce qu’un nouvel accroissement de la température détermine la rupture de cet état d’équilibre.

A mesure que la température s’élèvera, de nouveaux composés volatils se formeront et se sépareront, et l’on obtiendra un résidu plus riche en carbone, plus pauvre en éléments volatils que le précédent.

Les produits volatils qui se dégagent pendant la carbonisation sont les uns gazeux, comme l’aide carbonique, l'oxyde de carbone, le formène, l’hydrogène, l’acétylène, l’étylènc, les autres condensables. Ces derniers, lorsqu’on les recueille

se séparent en deux couches : la couche inférieure est formée d eau tenant en dissolution de l’acide acétique et quelques-uns de ses homologues, 1 acide propionique et l’acide hutyrique, de l’acétone, de l’alcool méthylique et de 1 éther méthylacétique. La couche supérieure est huileuse, colorée en jaune ou en brun; elle constitue le goudron de bois , composé d’un certain nombre de corps liquides et solides, parmi lesquels on peut mentionner la paraffine, la naphtaline, la benzine, le styrolène, les phénols, et la créosote.

Lorsque le bois brûle, ces différents composés, pour se volatiliser, absorbent une assez grande quantité de chaleur. Cette absorption de chaleur est surtout sensible pour l’eau hygi ométrique que le bois renferme en proportion assez considérable (environ 50 pour 100) et aussi pour l’eau qui prend naissance par le fait de la combustion de la substance ligneuse. Il en résulte que le bois privé de la majeure partie de ses éléments volatils, c’est-à-dire le charbon, sera susceptible de produire, en brûlant, une température notablement plus élevée que le combustible primitif. Aussi depuis longtemps a-t-on substitué le charbon au bois, comme combustible, toutes les fois qu’il s’agit de produire un degré de chaleur intense, comme dans les forges, par exemple. Ajoutons que la transformation du bois en charbon rend ce combustible plus facilement transportable en réduisant son poids et son volume dans une proportion considérable.

Les procédés employés pour opérer la carbonisation des bois peuvent se diviser en deux classes :

1° Carbonisation par combustion partielle (procédé des forêts).

2“ Carbonisation en vases clos ou par distillation.

Carbonisation par combustion partielle. — Les procédés qui rentrent dans cette classe consistent à transformer le bois en charbon dans les forêts mêmes où ce bois a été abattu, afin de réduire la dépense des transports, le charbon pesant quatre ou cinq fois moins que le bois dont il provient.

Dans ces conditions, il était nécessaire de pouvoir réaliser l’opération avec les seuls matériaux qu’on trouvait sur place. C’est ainsi que l’on fut conduit à effectuer la carbonisation du bois en disposant celui-ci en tas ou en meules, reeouvei’tes de terre. Ce revêtement est nécessaire, pour éviter l’arrivée d’un excès d’air au contact du bois en ignition, et pour obtenir une carbonisation régulière. Or la terre constitue un revêtement en quelque sorte malléable, pouvant se déformer suivant les progrès de la combustion. En elfet, à mesure que celle-ci progresse, le volume de la meule diminue, jusqu’à ne plus représenter que les deux tiers de ce qu’il était au début ; l’enveloppe de terre s’affaisse proportionnellement, tout en maintenant la meule toujours couverte.

Dans la construction de ces meules, les bois peuvent être disposés soit verticalement, soit horizontalement. Cette dernière disposition convient lorsqu’on opère dans des pays où le bois est abondant et où l’on trouve facilement des bois réguliers sur une grande longueur. Pour réduire la main-d’œuvre et les difficultés de la conduite du feu, on fut conduit à empiler simplement le bois en tas allongés et à diriger la combustion d’une extrémité à l’autre du tas dans le sens de la longueur.

Mais dans les pays où le bois est plus rare, où l’on ne transforme en charbon que les morceaux de bois irréguliers qui ne peuvent être employés à un autre

CHARBON DE BOIS

usage, on trouva plus avantageux de disposer ceux-ci verticalement et de les empiler de façon à donner aux meules la forme d’une demi-sphère ou d’un paraboloide, forme qui fournit pour une surface extéi ieure donne'e le plus grand volume possible. Dans ces dernières meules, que l’on appelle meules verticales par opposition aux premièi-es qui ont reçu le nom de meules horizontales, on conduit te feu du centre à la circonférence.

L’emplacement de ces meules doit être choisi de telle façon que le transport du bois de la forêt aux meules, aussi bien que celui du charbon des meules aux lieux de consommation, soit aussi facile et aussi court que possible. Le sol sur lequel seront établies les meules doit être en outre 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 audessus une couche de 50 centimètres environ de terre mélangée de poussière de charbon, ou fraisil, provenant des opérations précédentes, que l’on tasse avec soin. Enfln la carbonisation marche mal par les temps de vent violent ou de pluie. Aussi doit-elle être interrompue pendant la saison pluvieuse, de sorte qu’elle ne peut s’effectuer avantageusement que pendant le printemps et l’été, de mai à octobre.

Meules verticales. — Lorsqu’on a préparé une aire circulaire, légèrement inclinée du centre vers la circonférence, comme nous l’avons indiqué précédemment, on enfonce au centre trois ou quatre pieux a (fig. 1) de 4 à 6 mètres de lon¬

gueur, qui, entourés de branchages, constituent une sorte de cherninée de 0'",30 environ de diamètre. On remplit cette cheminée de matières facilement inflammables, par exemple de fumerons, morceaux de bois en partie carbonisés provenant d’opérations 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 l’axe de la meule. Ces bûches doivent reposer sur le sol par leur extrémité la plus large, de façon que l’ensemble de cette première rangée offre l’apparence d’un tronc de cône ; elles doivent être aussi serrées que possible les unes contre les autres, afin d'éviter les vides. Les plus gros morceaux sont au centre, les petits à 1 extérieur. Sur l’un des côtés de la meule, celui qui se trouve le mieux protégé contre le vent, on ménage au niveau du sol un canal de 15 à 20 centimètres de

8 ENCYCLOPÉDIE CHIMIüUE.

côté, qui servira à l’allumage du combustible placé dans la cheminée. Sur la première couche de bûches, on en dispose une seconde de la même façon, et enfin par-dessus on place horizontalement de petits rondins qui achèvent de donner à la meule la forme hémisphérique. Après avoir rempli avec du petit bois les vides que pouvaient avoir laissés les bûches formant les parois extérieures, on procède au revêtement de la meule. Pour cela on la recouvre d’abord de gazon, de feuilles ou de mousse, et enfin d’une couche d’un mélange de terre argileuse et de poussier de charbon. Toutefois, pour que l’allumage se fasse bien au commencement de l’opération, il est nécessaire de ne pas faire descendre dès le début le revêtement jusqu’au niveau du sol, afin que l’air ait un libre accès à la partie inférieure. On peut obtenir ce résultat en construisant tout autour de la meule un petit mur en pierres sèches de 15 à 20 centimètres, sur lecpiel viendra reposer le revêtement par sa partie inférieure. Ce revêtement présente généralement vers le bas une épaisseur de 15 à 25 centimètres ; sur le haut il n’a que 8 à 10 centimètres. On lui donne de l’adhérence en le frappant fortement.

La meule étant ainsi préparée, on procède à l’allumage en introduisant, par le canal horizontal dont il a été parlé plus haut, une boule de résine enflammee à l’extrémité d’une longue tige et, lorsque les matières combustibles qui garnissent la cbeminéc sont bien allumées, on ferme le canal.

L’air, arrivant par le pourtour de la meule qui ne porte pas de revêtement à sa jiartie inférieure, pénètre jusqu’au centre et entretient la combustion qui se propage de bas en haut. On laisse la cheminée ouverte pendant quelques heures pour que le centre de la meule s’enflamme bien, et l’on y projette de temps en temps du menu bois, afin qu’il ne se forme pas de vide au centre de la meule. Quand le feu est suffisamment actif, ce qui arrive au bout d’un temps variable avec la dimension des meules, on bouche la cheminée. La chaleur résultant de cette combustion fait perdre au bois voisin de la cheminée son eau hygrométiâque, de sorte que la fumée qui se dégage est épaisse, mêlée de vapeur d’eau. Plus tard, elle devient jaune, a une saveur piquante. Une partie des vapeurs se condense dans les couches de bois encore froides qui enveloppent la zone en combustion, mais à mesure que celle-ci progresse, l’humidité est chassée de proche en proche jusqu’à ce qu’enfin, vingtquatre heures environ après la mise en feu, elle atteigne le revêtement et rende celui-ci humide. Pendant cette période de la carbonisation, que l’on appelle la mée, il se forme quelquefois dans l’intérieur de la meule des mélanges détonants d’hydrocarbure et d’air, qui par leur explosion peuvent faire sauter certaines parties du revêtement et même déranger le bois. Lorsque ces accidents se produisent, il faut réparer le revêtement le plus rapidement possible. Au bout de huit à dix jours, la fumée prend une teinte plus claire, elle est plus légère et monte verticalement; en même temps, le revêtement se dessèche. Il faut alors ralentir l’arrivée de l’air, en recouvrant de terre le pied de la meule, en même temps que l’on renforce son revêtement à la partie supérieure. La carbonisation se poursuit alors, mais seulement sous l’effet de la chaleur accumulée dans l’intérieur de cette masse de charbon incandescent qui occupe le centre de la meule. 11 faut, à ce moment, surveiller attentivement la marche de l’opération. Si elle est bonne, la meule doit s’affaisser régulièrement. Lorsqu’il n’en est pas ainsi, c’est que la combustion ne se produit pas d’une façon uniforme ; il faut alors pratiquer dans le revêtement des trous ou

CHARBON DE BOIS

évents de façon à amener de l’air dans les parties de la meule qui se tassent le moins.

La carbonisation du bois se produit ainsi de proche en proche, sauf dans une zone périphérique comprise entre le sol et le revêtement extérieur. Pour terminer l’opération, il faut pratiquer des évents, espacés de 50 centimètres environ, dans la partie inférieure du revêtement, de façon que l’air ait accès dans cette partie de la meule. Ces orifices doivent être fermés dès que la fumée qui s’en échappe, d’abord blanche et épaisse, devient transparente et bleuâtre. On continue ainsi jusqu’à ce que les évents soient arrivés à la base de la meule. Si, pendant la durée de la carbonisation, le revêtement se fendillait ou s’effondrait par place, il faudrait le réparer immédiatement avec du gazon et de la terre. Enfin, lorsque l’opération est terminée, on renforce le revêtement et on laisse la meule se refroidir.

La grandeur des meules est variable suivant les pays. En France, on leur donne généralement 5 mètres de diamètre ; leur volume est de 30 mètres cubes. En Thuringe, le volume est de 20 mètres cubes; dans le Hartz, de 70 mètres cubes; en Autriche, il atteint jusqu'à 200 mètres cubes.

Le volume le plus avantageux parait être de 50 à 70 mètres cubes. Plus grandes, les meules sont difficiles à conduire; plus petites, elles nécessitent une maind’œuvre trop coûteuse.

Dans les différents pays, on ne procède pas à l’allumage de la même façon. Ainsi le feu est mis quelquefois par le haut, en jetant dans la cheminée des matières enflammées. Dans certaines localités, la cheminée ne règne pas dans toute la hauteur de la meule; elle a seulement été ménagée dans la couche supérieure de bois. Quoi qu’il en soit, la marche de l’opération n’en est pas changée; la combustion commence toujours par la partie supérieure de la meule et descend ensuite de proche en proche vers le bas.

Ebelmcn a cherché à déterminer ce qui se passe pendant l’opération de la carbonisation du bois en meules. Pour cela, il a comparé la composition des gaz qui se dégagent des évents avec celle des gaz produits dans la distillation du bois on vases clos.

Lorsque la fumée est blanche et abondante, les gaz qui sortent des évents donnent à l’analyse les résultats suivants (moyenne de 5 expériences) :

Acide carbonique . 26,7

Oxyde de carbone . 9,7

Hydrogène . 9,9

Azote . 53,7

Les produits liquides correspondant à 1 litre du gaz précédent, supposé sec, pesaient lf^,05. 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 l’évent donne (moyenne de 3 expériences) :

Acide carbonique . 52,6

Oxyde de carbone . 5,7

Hydrogène . 15,5

Azote . 59,4

Les produits liquides correspondant à 1 litre de gaz sec pesaient OsLoSl.

On voit déjà par ces analyses que l’oxygène de l’air se transforme principalement en acide carbonique; en effet, la proportion d’oxyde de carbone contenue dans ces gaz ne renferme guère que le quart ou le cinquième de l’oxygène qui correspond à l’azote dans l’air atmosphérique. Mais on peut arriver à une conclusion plus positive en comparant les résultats précédents à ceux de l’analyse des gaz obtenus dans la distillation du bois en vases clos.

Les gaz correspondant à la première période de la distillation en vases clos, c’est-à-dire à l’apparition de famées abondantes, épaisses et piquantes, ont donné à

l’analyse ;

Acide carbonique . 44,9

Oxyde de carbone . 36,8

Hydrogène . 16,8

Azote et perte . 1,5

A la fin de la distillation, quand les gaz dégagés brûlaient à l’air avec une flamme bleue, l’analyse a donné :

Acide carbonique . 29,2

O.xyde de carbone . 24,9

Hydrogène . 44,2

Azote et perte . 1,7

L’opération pendant laquelle on a fait les deux analyses qui précèdent a donné, en charbon, 25 pour 100 du poids du bois, et ce charbon perdait encore, par une forte calcination dans un creuset fermé 9,4 pour 100 de son poids.

Supposons que l’oxygène atmosphérique, dans la carbonisation en meules, ne produise que de l’acide carbonique, et retranchons l’azote et l’acide carbonique correspondant (20,8 d’acide carbonique pour 79,2 d’azote), nous trouverons les restes suivants, qui représenteraient, dans cette hypothèse, la composition des gaz produits par la distillation du bois :

Première période. — Fumées blanches épaisses.

Acide carbonique .

Oxyde de carbone .

CHARBON DE BOIS

Deuxième période. — Fumées claires.

Acide carbonique. .

Oxyde de carbone. . .

Hydrogène .

On voit que, dans cette supposition faite par Ebelmen, les gaz provenant de la carbonisation dans les meules auraient une composition semblable à celle des gaz produits dans la distillation en vases clos, surtout vers la fin de l’ope'ration. Dans les deux cas, la proportion d’acide carbonique et celle de l’oxyde de carbone vont en diminuant du commencement à la fin de l’opération, tandis que l’hydrogène augmente.

L'apparition des fumées blanches et transparentes, dans la carbonisation en meules, indique que les gaz ne traversent plus qu’un combustible de composition uniforme, et les résultats des analyses doivent être alors comparables à ceux que donne l’analyse vers la fin de l’opération en vases clos. Les gaz qui accompagnent les fumées blanches et épaisses dans la carbonisation en meules correspondent au contraire à des combustibles de composition variable, et ne peuvent pas être exactement comparables aux premiers produits de la distillation du bois en vases clos.

En partant de ces résultats, Ebelmen est arrivé aux deux conclusions suivantes, qu’il a regardées comme fondamentales pour la théorie de l’opération :

"1° L’oxygène de l’air qui pénètre dans la meule par les évents d’admission se change complètement en acide carbonique, sans mélange d’oxyde de carbone.

2° L’oxygène de l’air se porte tout entier sur le charbon déjà formé, et son action est nulle sur les produits de la distillation du bois, en sorte que celle-ci s’opère de la même manière qu’en vases clos.

Ces deux principes, une fois posés, permettent d’apprécier assez nettement ce qui se passe dans la carbonisation du bois en meules. Nous avons vu qu’on allume la meule par le centre, et que l’on conduit l’opération en perçant des évents du sommet à la base de la meule. La carbonisation s’opère donc de haut en bas et du centre à la circonférence. La surface de séparation entre le charbon déjà formé et le bols paraît être celle d’un tronc de cône renversé, dont l’axe serait celui de la meule et dont l’angle irait constamment en s’ouvrant, à mesure que la carbonisation s’approche de la base de la meule. Cette manière de concevoir la marche de l’opération paraît s’accorder en tous points avec les résultats des analyses, ainsi qu’avec les circonstances que présente la carbonisation. Pour concevoir, en effet, que l’oxygène se change seulement en acide cai-bonique, il faut admettre que la combustion du charbon s’opère constamment à la surface de séparation entre le charbon produit et le bois incomplètement distillé.

Le refroidissement dû à l’absorption de chaleur latente produite par la distillation du bois s’oppose à ce que l’acide carbonique, premier produit de la combustion, puisse se changer en oxyde de carbone, car on sait que cette transformation a besoin, pour s’effectuer, d’une température élevée.

Une expérience directe, faite par Ebelmen à Audincourt, a confirmé très nettement les conclusions qui précèdent. Une meule de 30 stères de bois a été montée d’après le procédé ordinaire, et l’on a conduit la carbonisation comme d’habitude. Quand les évents de dégagement furent arrivés à la moitié de la hauteur de la meule, on a découvert la meule et l’on en a enlevé une moitié afin devoir la répartition du bois et du charbon dans la meule vers le milieu de l’opération (lig. 2).

Fig. 2.

Toute la partie centrale de la meule ahcd était convertie en charbon entassé inégalement. La partie extérieure, qui serait engendrée par la révolution du triangle bce autour de l’axe de la meule, était formée par du bois qui n’avait pas même éprouvé un commencement de dessiccation. Les lignes ad et cb marquaient très nettement la séparation entre le bois et le charbon. On voyait des bûches charbonnées à leur extrémité, et ayant conservé leur état naturel à un décimètre de la partie complètement carbonisée.

On se représente facilement la marche de la carbonisation en concevant que la génératrice b c* du tronc de cône, qui marque la séparation entre le bois et le charbon, aille en s’inclinant de plus en plus sur le plan horizontal jusqu’à ce qu’elle se confonde avec lui.

Meules horizontales. — Les meules horizontales ont la forme d’un rectangle allongé, dont le petit côté a pour longueur celle des bûches et dont l’autre a une dimension deux à trois fois plus grande (fig. 3 et 4). En Autriche, les bûches ont 3™,30 de longueur ; en Suède, 6“,50.

L’aire sur laquelle on construit la meule doit être inclinée, le grand côté de la meule étant disposé suivant cette inclinaison. La différence de niveau des deux extrémités est d’environ 0",50. On dispose d’abord sur le sol, suivant la longueur de la meule, 3 pièces de bois de d 5 à 20 centimètres de diamètre, a, sur lesquelles reposent les bûches, afin que celles-ci ne soient pas en contact immédiat avec le sol. On enfonce en outre, du côté du pied de la meule, deux pieux b, qui serviront à maintenir les bûches. Celles-ci sont ensuite empilées parallèlement au petit côté de la base sur une hauteur de 1“,80 à 2 mètres à l’avant et de 3 mètres à l’arrière. Dans cette partie de la meule, on lui donne moins de compacité en disposant

CHARBON DE BOIS

quelques bûches g dans une direction perpendiculaire. Les bois les plus gros sont placés vers le milieu du tas.

Du côté du pied, on a ménagé, à 0“’,50 environ du sommet de la meule, un vide de 15 à 20 centimètres de côté, que l’on remplit de branches mortes ou de matières combustibles qui serviront pour l’allumage. Enfin, après avoir rempli les vides qu’a pu laisser le bois avec des branchages, on établit le revêtement en terre.

Fig. 4.

Dans les parties inclinées, comme à l’arrière de la meule, où ce revêtement ne pourrait se maintenir, on le soutient avec des pièces de bois h, i, y, m. Sur les côtés et à l’avant, dont les parois sont verticales, il faut disposera 15 centimètres environ des parois de la meule une sorte de cloison en planches, soutenue par des piquets

U ESCYCLOPÉMK CHIMIQUE.

d, d et des contre-fiches d, d', et remplir l’intervalle avec de la terre. Toutefois ces cloisons ne descendent pas jusqu’au sol ; elles laissent vers le bas un vide qui est bouché seulement avec de la terre. De plus elles portent une ouverture correspondant au trou d’allumage k.

C’est par là que l’on met le feu à la meule, et il faut faire en sorte que l’inflammation se produise sur toute la largeur du canal le, dont on bouche alors les deux extrémités.

L’opération doit être ensuite conduite de façon que la combustion s’étende à toute la partie antérieure de la meule. On arrive à ce résultat en ouvrant des évents dans cette paroi d’abord à une certaine distance au-dessous du canal k, puis de plus en plus bas jusqu’à la parte inférieure, évents que l’on bouché dès que le feu y est parvenu. Il faut de quatre à six jours pour que cette partie antérieure de la meule soit en ignition. Le feu se propage alors vers l’arrière par couches parallèles et inclinées, la combustion des bûcbes supérieures étant toujours en avance sur celle des couches inférieures. Pour assui’er la marche régulière de la combustion dans cette direction, on ouvre des évents de mètre en mètre sur les parois latérales, que l'on bouche dès qu’ils laissent dégager une fumée légère et bleuâtre. On acliève l'a combustion dans la partie postérieure de la meule en ouvrant de même des évents dans la partie l h, en faisant descendre ceux-ci successivement depuis le haut jusqu’au niveau du sol. Comme pour les meules verticales, à mesure que l’opération avance, on renforce le revêtement dans les parties où la carbonisation est achevée, de façon à diminuer la perméabilité. Suivant la grandeur des meules, leur carbonisation dure depuis deux et trois semaines jusqu’à cinq et plus.

Les meules horizontales présentent sur les meules verticales cet avantage que leur conduite est plus simple et exige moins de surveillance; elles donnent aussi moins de fumerons. Mais elles ont l’inconvénient d’exiger des bois réguliers et de fournir un charbon plus léger que celui que l’on obtient avec les meules verticales.

Lorsque la carbonisation d’une meule est terminée, on la laisse se refroidir pendant quelques jours, mais ce refroidissement est très lent par suite de la masse de charbon embrasé que contient la meule et aussi par suite du défaut d’imperméabilité du revêtement, qui laisse toujours filtrer une petite quantité d’air, capable de maintenir une combustion lente du charbon. On ne peut donc pas attendre que celui-ci s’éteigne de lui-même.

On ouvre la meule en un point seulement, on en retire le charbon encore rouge avec un crochet en fer et on l'éteint dans l’eau immédiatement. Il ne reste plus alors qu’à assortir les morceaux de charbon ; on sépare les menus fragments des gros morceaux qui ont une valeur plus considérable, et on met à part les fumerons ou charbons incomplètement carbonisés, qui généralement sont employés comme bois de garnissage dans une opération ultérieure.

Rendement en charbon des meules. — Pour te rendement en volume, ühr a trouvé les chiffres suivants ;

Minimum Maximum Moyenne.

Pour 28 meules horizontales . 59,5 78,5 70,5

Pour H meules verticales . 50,5 75,1 62,8

CHARBON DE BOIS. 15

Le rendement varie avec la nature du bois. Pour des meules verticales, Beschorn a trouvé :

Pour le chêne . . • 71,8

Idem . 74,3

Pour le hêtre rouge . 73,0

Pour le bouleau . 68,5

Pour le charme . 57,2

Pour le pin . 63,6

En ce qui concerne le rendement en poids, Beschorn a obtenu les nombres suivants avec des meules verticales :

Chêne . 21,3 à 23,4 pour 100 de bois

Hêtre rouge . 22,7 — —

Bouleau . 20,9 — —

Charme . 20,6 — —

Pin . 25,0 — -

Les résultats ci-dessous résultent de déterminations faites par Berthier et Juncker sur des meules verticales :

Hêtre rouge et chêne de 2 ans . . .

— de 8 mois. . .

Chêne de 2 ans écorcé .

— do 5 mois non écorcé ....

— de 8 mois écorcé .

— — non écorcé ....

Chêne d’abatage récent non écorcé .

Hêtre rouge de 3 mois, non écorcé.

— — écorcé.

— récemment abattu , non

écorcé .

Avec des meules horizontales, Uhr a obtenu, pour le rendement en poids, des nombres variant de 24,5 à 28,5.

Le tableau suivant, qui contient les résultats de plusieurs expériences de Beschorn, donne des indications sur le rapport qui existe entre la durée de la carbonisation et la quantité du charbon de bois produite.

24,2 pour 100 de bois

DURÉE de 1.1

POIDS EN KILOGRAMMES j

eu 1,0,3 e«reové roue e. ueeee

eu ceineo. reoeu.r

15 jours

D’après Berthier, le poids d’un mètre cube de charbon de chêne et de hêtre du commerce varie de 240 à 250 kilogrammes; celui de bouleau, de 220 à 250 kilogrammes, et celui de pin, de 200 à 210 kilogrammes. Dans les Vosges, celui de chêne et de hêtre, rondinage, est de 228 kilogrammes, et celui de sapin, 135 kilogrammes. Dans les usines métallurgiques, on admet généralement qu’un mètre cube de charbon en fragments de grosseur ordinaire pèse, pour le chêne et le hêtre, de 200 à 240 kilogrammes; pour le pin et le mélèze, de 160 à 180 kilogrammes, et pour le sapin et le châtaignier domestique, de 130 à loO kilogrammes.

Les valeurs relatives des divers charbons, sous le même volume, sont proportionnelles aux poids spécifiques de ces charbons.

D’après M. Sauvage, on peut admettre que la puissance calorifique du charbon de bois fabriqué dans les forêts est les 0,85 de celle du carbone pur, soit 8080x0,85 = 6868.

Péclet admet 7000 pour la puissance calorifique des charbons de bois ordinaires, contenant 6 à 7 pour 100 d’eau et 6 à 7 de cendres. Suivant cet expérimentateur, le pouvoir rayonnant du charbon de bois est à peu près moitié de sa chaleur spécifique, c’est-à-dire que la quantité de chaleur qu’il rayonne est à peu près égale à la chaleur qu’entraîne la fumée, ou moitié de la chaleur totale développée.

Modifications apportées au procédé des meules. — Dans la méthode de carbonisation du bois dont nous venons de parler, les produits qui prennent naissance pendant la distillation de cette substance, notamment le vinaigre de bois et le goudron, sont complètement perdus.

On a souvent cherché à recueillir, au moins en partie, ces produits. Ainsi on a proposé d’employer, pour constituer le revêtement des meules, de la chaux éteinte, laquelle retiendrait l’acide acétique en formant de l’acétate de chaux, que l’on pourrait ensuite recueillir en traitant cette chaux par l’eau. D’auti-es ont remplacé le revêtement ordinaire en terre par des cloisons métalliques mobiles dont on mastique avec soin les assemblages; ces cloisons sont traversées par des tuyaux conduisant les produits volatils dans un récipient où ils se condensent.

Ces dispositions ont l’inconvénient de faire perdre au revêtement sa porosité et par suite de rendre très incertaine la marche de la carbonisation.

On peut cependant, sans nuire à la carbonisation, recueillir une proportion assez considérable des goudrons et des acides qui se forment pendant l’opération, en donnant la forme d’une cuvette à l’aire sur laquelle la meule devra être construite et que l’on aura soin de rendre bien étanche. Du centre de cette cuvette part un canal qui vient aboutir dans un bassin placé en contre-bas et sur le côté de la meule (fig. 5).

C’est à l’aide d’une disposition de ce genre que dans les environs de Bordeaux,, on recueille le goudron que fournit la carbonisation des sapins des landes.

On constrdit à une certaine hauteur au-dessus du sol une sorte de cuvette en maçonnerie concave ou en forme d’entonnoir, ayant environ 4 mètres de diamètre. Du point le plus bas part un tuyau qui descend d’abord verticalement, puis se recourbe horizontalement pour aboutir au réservoir à goudron. Ce tuyau peut être bouché à son extrémité par un morceau de bois formant tampon. Sur l’aire ainsi

CHARBON DE BOIS

disposée, on construit une meule verticale avec des morceaux de bois de sapin, qui ont été refendus de façon à ne présenter que quelques centimètres d’épaisseur, et

Fig. 5.

bien desséchés, car il est essentiel, pour la qualité du goudron, de n’cmpIoyer que du bois aussi sec que possible ; ensuite la meule est garnie d'un revêtement en fraisil. L’allumage et la conduite du feu s’effectuent comme nous l’avons vu précédemment. Lorsque la meule est à demi carbonisée, on examine la qualité du goudron qui s’est rassemblé au fond de la cuvette ; tant que ce goudron présente un aspect résineux et une teinte rouge, on ne doit pas le laisser s’écouler ; il faut lui faire subir une véritable cuisson, qui lui enlève son eau, le conccnfre et développe le goût empyreumatique qu’il doit posséder. Au bout de 60 à 70 heures, cette cuisson est complète ; à partir de ce moment, on fait écouler le goudron trois ou quatre fois par 24 heures. Lorsqu’il cesse de se produire, on active le fen pour achever la carbonisation du bois. On obtient ainsi en goudron 20 pour 100 du poids du bois et par 100 kilogrammes de bois 2 hectolitres de charbon, petit, mais de bonne qualité.

C’est encore par une méthode analogue que l’on traite de grandes quantités de bois résineux dans l’intérieur de la Russie, en Wolhynie et en Polhynie, unique¬

ment au point de vue de la production du goudron. Les meules sont construites sur une aire, disposée à une certaine hauteur au-dessus du sol, formée d’une couche épaisse d’argile présentant une inclinaison vers le centre. Les bûches ayant 10 à

12 centimètres d’épaisseur sont empilées verticalement, de manière à former 6 à 7 couches superposées. La meule a de 20 à 50 mètres de diamètre et contient de 1000 à 2000 mètres cubes de bois. Le revêtement est formé d’un mélange de paille et de sable. On allume le bois par 40 ou 50 évents pratiqués à la partie inférieure de la meule et que l’on bouche dès que le feu a atteint la partie supérieure ; en même temps on s’attache à maintenir le revêtement en bon état. Les matières goudronneuses liquides qui prennent naissance se réunissent à la partie inférieure; au bout de 10 à 12 jours, on commence à faire écouler le goudron par un tuyau en bois de 15 centimètres qui le conduit dans une cavité inférieure (fig. 6); on continue ensuite à le recueillir chaque matin. L’opération dure de 3 à 4 semaines. On obtient ainsi une barrique de goudron par 23 mètres cubes de bois, mais la quantité de charbon que l’on recueille est très faible par suite de la trop grande perméabilité du revêtement de la meule.

Le goudron de bois est employé en quantités considérables par la marine pour préserver de l’action de l’eau et rendre imperméable la coque des navires, des canots, etc., et pour enduire les voiles, les cordages et les mâts. Il sert également en médecine dans les affections pulmonaires et cutanées.

Carbonisation en fours. — Les fours peuvent être considérés comme des meules à revêtement fixe, dans lesquelles, de même que dans les meules ordinaires, la températnre de carbonisation est obtenue par la combustion d’une portion du bois à carboniser en présence d’une quantité d’air limitée. Ils présentent sur ces dernières cet avantage que les produits de la distillation peuvent être condensés plus facilement et plus complètement, mais ils fournissent moins de charbon, et surtout la qualité de ce charbon est inférieure.

Les fours à carbonisation affectent des formes très variées ; nous en indiquerons quelques-unes.

Fig. ,7.

Le four (fig. 7) est disposé de telle sorte que l’air nécessaire à la combustion arrive par la grille d. Le bois est introduit par les ouvertures a et b; les produits

volatils sont amenés aux condenseurs par le tuyau f. Quand le four est chargé, on allume le feu sur la grille, on ferme la porte a et on laisse la porte b ouverte. Lorsque le bois est bien allumé à la partie inférieure, on ferme la porte c et l’ouverture b; mais comme ces fermetures ne sont pas hermétiques, il s’introduit suffisamment d’air pour que la combustion continue. Plus tard, lorsque la combustion a atteint les differentes parties de la masse et que les parois du four sont à une température élevée, on bouche toutes les fissures afin que la carbonisation s'achève seulement aux dépens de la chaleur du four.

Les fig. 8 et 9 représentent un four en usage à Mexico. C’est une chambre en maçonnerie réfractaire de 14 mètres de long, 12 mètres de large et 5”, 40 de haut, consolidée par une charpente extérieure en bois aa.

Fig. 9.

Sur l’un des petits côtés, on a ménagé une porte b pour charger le four et retirer le charbon. Une ouverture supérieure u sert de cheminée; à la partie inférieure se trouvent des ouvertures uu servant d’évents. Les bûches sont rangées dans le four de manière à le remplir entièrement, sauf au milieu, où l’on ménage une sorte de cheminée correspondant à l’ouverture u, que l’on remplit de matières facilement inflammables. C’est par l’ouverture b que se fait l’allumage ; dès que le feu a gagné une assez grande partie de la masse du bois, on ferme la porte b et 1 ouverture ; la combustion continue grâce à l’air pénétrant par les évents u de l’un des côtés du four, les produits de la combustion s’échappant par les évents

placés de l’autre côté. Dès que la fumée qui sort par les ouvertures devient bleue, il faut fermer tous les évents.

Carbonisation en vases clos. — Les différents modes de carbonisation dont nous venons de parler comportent l’admission de l’air au milieu de la masse de bois à traiter, d’où il résulte que la chaleur nécessaire à l’opération est produite aux dépens d’une partie de la substance à carboniser.

Dans les systèmes qu’il nous reste à décrire, il n’en est plus de même ; la carbonisation du bois s’effectue à l’aide d’une chaleur extérieure.

Tels sont les fours de Reichenbach, dans lesquels la carbonisation est produite par la chaleur apportée par des tuyaux en fer circulant au milieu de la masse du bois et communiquant avec un foyer placé à l’extérieur du four ; la carbonisation s’opère alors sur toute la surface des tuyaux. L’intérieur du four est mis en communication par un tuyau avec les appareils à condensation. Cette disposition entraîne une dépense assez considérable de combustible, tenant à ce que le foyer n’est pas en contact direct avec le bois à carboniser.

Au lieu de faire passer l’air chaud du foyer extérieur à travers des tubes de fer, on peut le faire passer directement sur le bois, mais il faut que cet air chaud soit complètement privé d’oxygène. De cette façon on obtient une carbonisation plus rapide et plus uniforme. Ce système, qui tient le milieu entre les appareils cio proprement dits et les fours, repose sur ce principe qu’une flamme non oxydante ne peut brûler le bois, mais qu’elle peut le décomposer. C’est d’après ce principe qu’est construit le four suédois, imaginé par Schwartz, dont la fig. 10 montre une section verticale.

b est la chambre en maçonnerie, ayant 9 mètres cubes de capacité, où s’effectue la carbonisation ; l’air chaud nécessaire pour celle-ci pénètre dans la chambre par les ouvertures cc. Les liquides condensés sur la sole inclinée passent par des tuyaux traversant la maçonnerie a et par les siphons e, e dans les tonneaux à goudron f, f; les vapeurs des liquides volatils (vinaigre de bois-, esprit de bois, etc.) se rendent par les tubes g, g dans les condensateurs h, h, qui sont en communication avec une cheminée élevée i; celle-ci est destinée à produire le tirage que nécessite l’appareil. Une ouverture latérale, fermée pendant l’opération, sert à l’introduction du bois.

La fig. 1 1 représente un appareil également à foyer extérieur, mais de dimensions plus réduites et d’un usage plus général. A est un cylindre en tôle, muni d’un couvercle b, contenant le bois à carboniser. La chaleur nécessaire à la carbonisation est produite par un foyer placé au-dessous g, et les produits de la combustion circulent autour du cylindre par les carneaux k, avant d’arriver à la cheminée l. Les produits de la distillation du bois passent, en sortant du cylindre,, par le tuyau c, d’abord dans le réfrigérant d, puis dans le condenseur e. Le goudron et les eaux goudronneuses se condensent et coulent en o. Quant aux produits gazeux, ils sont ramenés par le tuyau f au-dessus de la grille et y sont brûlés. Ces produits gazeux développent une chaleur suffisante pour achever seuls la carbonisation.

Ces appareils donnent un rendement assez élevé, 25 à 27 pour 100 de charbon, 8 à 10 pour 100 de goudron, 58 à 60 pour 100 d’eau acidulée marquant 1,027 de

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densité. Malheureusement, on est obligé de donner au cylindre A des dimensions assez faibles à cause du peu de conductibilité du charbon, qui empêcherait la chaleur d'arriver jusqu’au milieu de la masse du bois.

Depuis 1855, on emploie en Russie des appareils de distillation en usage en Suède ; semblables au précédent, analogues aussi à ceux dont on se sert pour la distillation du bois en vue de la fabrication de l’acide pyroligneux, et qui seront décrits à propos de cet acide. Ils se composent d’une chaudière A (fig. 12) en tôle de 6 à 8 millimètres d’épaisseur, d’une capacité d’environ 8 mètres cubes, que l’on charge par le trou d’homme g. On allume le feu en a, et les gaz de la combustion, en circulant dans les carneaux b,h, entourent la chaudière et la chauffent. Pour porter rapidement le bois à distiller à la température de 100°, on introduit par le tube e dans la chaudière un courant de vapeur. Le goudi’on liquide, qui se rassemble dans la chaudière, coule par le tube c dans le récipient B, tandis que les vapeurs de goudron passent par d dans le réfrigérant B', où une partie se condense et revient en B par le tuyau h ; le reste passe par f dans le serpentin c. Les gaz

22 ENCYCLOPÉDIE CHIMIQDE.

non condensables sont ramenés sous la chaudière et brûlés. Comme on traite dans ces appareils des bois résineux, indépendamment du goudron, on obtient aussi au commencement de la distillation de l’essence de térébenthine et du vinaigre de bois. Lorsque la distillation est achevée, on refroidit rapidement le charbon, en injectant de la vapeur d’eau dans le cylindre, et on le retire par l’ouverture a.

Fig. 12.

Ces appareils, dits appareils fixes, parce que le cylindre dans lequel on chauffe le bois est maçonné dans le fourneau, présentent l’inconvénient de ne pouvoir fonctionner que d’une manière intermittente. 11 faut éteindre le feu après chaque opération pour pouvoir enlever le charbon et charger à nouveau le cylindre, ce qui est préjudiciable au point de vue de l’économie de combustible et de la quantité de bois distillé.

On préfère généralement aujourd’hui employer des appareils mobiles, dans lesquels le cylindre peut être facilement retiré du four. Dès qu’une opération est terminée, on enlève le cylindre du fourneau au moyen d’une grue, pour le mettre à refroidir, et on descend aussitôt à la place un autre cylindre, rempli de bois à l’avance pour recommencer une distillation. L’opération se fait ainsi sans interruption.

L’appareil généralement employé en France se compose d’une cuve tronconique en maçonnerie de briques réfractaires, couronnée à la partie supérieure par une forte cornière en fer ; le fond de cette cuve. est formé par une voûte, sous laquelle se trouve le foyer, dont les flammes viennent pénétrer autour de la cuve par des conduits réservés dans la maçonnerie. Le cylindre en tôle renfermant le bois à carboniser pénètre dans le four de telle façon qu’il excède la maçonnerie d’environ 0'",50. Une cornière rivée sur le cylindre vient s’appliquer sur le couronnement de la cuve en maçonnerie et ferme ainsi le four. La flamme chauffe la voûte en briques, puis le cylindre latéralement, et les produits de la combustion s’échappent ensuite par un carneau placé en haut du four pour se rendre dans une cheminée. Les produits de la distillation du bois s’échappent par un ajutage placé au milieu du couvercle, pour se rendre dans un réfrigérant où les vapeurs se condensent.

La carbonisation en vases clos est pratiquée dans l’industrie en vue d’utiliser les

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produits volatils; le charbon n’est alors qu’un produit accessoire; il a d’ailleurs une valeur moindre que le charbon préparé par le procédé des meules et ne peut servir à tous les mêmes usages.

Le plus souvent les produits de la distillation que l’on a en vue d’obtenir sont l’acide acétique, l’esprit de bois et le goudron. On peut cependant retirer du bois un gaz propre à l’éclairage.

C’est Lebon qui, le premier, prépara en 1799 du gaz d’éclairage avec le bois et construisit une thermolampe qui bientôt fut abandonnée à cause du faible pouvoir éclairant du gaz qu’on y brûlait.

En 1869, Pettenkofer reprit les expériences de Lebon relatives à la fabrication du gaz au bois. Il constata qu’à la température nécessaire pour la carbonisation du bois il ne se produit que des gaz qui sont impropres à l’éclairage, parce qu’ils ne contiennent pas d’hydrocarbures riches, mais que si, lors de la carbonisation, on élève au rouge-cerise la température des produits qui se dégagent, il se forme une grande quantité de gaz riches en hydrocarbures provenant de la décomposition des vapeurs condensables. Le mélange gazeux ainsi obtenu est, après purification, plus éclairant que le gaz de houille.

La nature du bois n’a qu’une influence très faible sur la quantité et la qualité du gaz fourni par sa distillation. Mais il est nécessaire que le bois soit aussi sec que possible; lorsque celui-ci contient de l’eau hygrométrique, il se forme beaucoup d’oxyde de carbone et d’hydrogène qui diminuent considérablement le pouvoir éclairant du gaz. Pour dessécher aussi bien que possible le bois qui doit être distillé, on utilise les chaleurs perdues des fours ; derrière ceux-ci, on dispose une chambre en maçonnerie dont le sol est formé de plaques de fonte sous lesquelles circulent les produits de la combustion des fours avant de se rendre à la cheminée. Le bois est entassé dans cette chambre et y séjourne pendant 24 heures environ.

La distillation s’effectue dans des cornues en fonte ayant la forme de celles en usage pour la houille. La charge est de 50 kilogrammes de bois desséché. Une cornue peut produire 200 à 240 mètres cubes de gaz par 24 heures. La durée d’une opération est d’une heure et demie : la moitié environ du volume gazeux que peut fournir le bois est produite pendant la première demi-heure de la distillation. Lorsque l’opération est terminée, on ouvre les cornues et on fait tomber le charbon dans des étouffoirs en tôle.

Au sortir des cornues, les produits gazeux passent dans un barillet, puis de là dans des appareils réfrigérants. Ces produits étant acides par suite de la présence de l’acide acétique, il est nécessaire de faire en cuivre les parties refroidies des appareils réfrigérants, qui seraient rapidement corrodées si elles étaient en tôle ou même en fonte. Dans le barillet se condensent le goudron et l’acide pyrobgneux, qui s’écoulent d’une manière constante. Les produits gazeux sortant des réfrigérants traversent des laveurs analogues à ceux employés pour le gaz de houille, puis des épurateurs chargés avec de la chaux éteinte, mélangée avec des matières légères capables de la diviser, telles que de la tannée, de la mousse, de la sciure de bois. On compte qu’il faut employer de 100 à 110 kilogrammes de chaux pour épurer 100 mètres cubes de gaz, sur 10 mètres carrés de claies. La chaux retient en même temps que l’acide carbonique, de l’acide acétique qui a échappé à la condensation et des phénols.

Le gaz au bois est un mélange d’oxyde de carbone, d’hydrogène et de formène rendu éclairant par des hydrocarbures lourds, tels que l’acétylène, l’éthylène, le propylène, la benzine, le toluène, le xylène, etc. La densité de ce gaz varie entre 0,6 et 0,7 ; elle est donc plus considérable que celle du gaz de houille. 11 en résulte que, pour brûler avantageusement le gaz au bois, il faut des orifices d écoulement plus larges que pour le gaz de houille. Sous une pression de 2 à 3 millimètres d’eau, les becs papillon, qui donnent les meilleurs résultats pour le gaz au bois, doivent avoir 0“"‘,9 de largeur.

Le gaz au bois est exempt de produits sulfurés. Le bois fournit à poids égal beaucoup plus de gaz que la houille, et cela dans un temps beaucoup plus court. 11 s’ensuit que les appareils pour une même production de gaz sont beaucoup moins importants et exigent moins de place que pour le gaz de houille. La fabrication du gaz au bois sera donc plus avantageuse que -celle du gaz de la houille toutes les fois que le bois coûtera moins cher que la houille ; seulement il faut faire entrer en compte la chaux nécessaire à l’opération, dont on doit consommer de grandes quantités.

Comme produits secondaires, nous avons les goudrons, qui représentent environ 2 pour 100 du bois employé, et qui peuvent être employés pour enduits ou pour faire des agglomérés avec des menus charbons; les eaux acides, saturées par la chaux éteinte, donnent du pyrolignite de chaux : 100 parties de bois donnent 50 à 75 pour 100 d’acétate de chaux brut sec. Enfin le charbon, qui est d’une combustion facile et prompte, convient très bien pour les usages domestiques.