HOUILLE

La houille renferme, outre du carbone qui en constitue les 60 à 90 centièmes, environ o p. 100 d’hydrogène, de 4, 5 à 14 p. 100 d’oxygène et d’azote, enfin des matières fixes qu’on retrouve dans les cendres, et dont le poids varie de 0, 3 à 20 p. 100; c’est donc une matière hydrocarbonée complexe, car les cendres peuvent renfermer des matières très diverses empruntées soit aux terrains desquels a été extrait le charbon, soit à des substances étrangères qui se trouvent mélangées avec la houille, et dont les plus habituelles sont l’argile, le sable quartzeux, les silicates de chaux et de fer, de la pyrite et des phosphates.

Nous allons passer successivement en revue les différentes questions qu’on peut avoir à résoudre pour apprécier la qualité d’une houille; l’analyse chimique pure peut souvent se trouver insuffisante, et certains essais simples en apprennent parfois davantage que ne le ferait une analyse délicate sur le parti qu’on peut tirer du combustible examiné en vue de telle ou telle application spéciale.

ÉCHANTILLONNAGE. — La prise de l’échantillon est une première et grande difficulté. C’est qu’en effet la houille se rencontre généralement en masses, disposées tantôt par couches à surfaces de séparation nettes, tantôt en amas compacts, mais mélangée d’une manière très variable avec des schistes bitumineux, ou traversée par des veines de charbon dont la composition diffère de celje de la masse principale; enfin certaines impuretés, pyrite, sulfate de chaux, etc., sont réparties d’une manière tout à fait irrégulière.

320 ENCYCLOPÉDIE CllIMlUUE

Si on prélève l’écliantillon à la mine, on peut arriver à l’obtenir dans de bonnes conditions en pratiquant une échancrure latérale clans toute l’épaisseiir de la couche; mais s’il s’agit de prendre échantillon d’un chargement dans lequel le combustible provenant souvent de parties différentes d’une même mine est fort peu homogène, les difficultés sont très grandes.

Voici comment M. Scheurer-Kestner, dont on connaît la compétence en pareille matière, conseille d’opérer :

« Des tas de houille comprenant environ 20 000 kilogrammes de combustible, sont étalés après que les gros morceaux ont été préalablement concassés; un échantillon d’une centaine de kilogrammes est prélevé sur toute la surface du tas, qui occupe une cinquantaine de mètres carrés.

« Cüt échantillon est broyé à la meule et la matière étalée et partagée en quatre portions par deux lignes en croix; on prélève deux triangles opposés par le sommet; puis on répète celte manœuvre jusqu’à ce qu’il ne reste plus que quelques kilogrammes de matière; ceux-ci sont pulvérisés plus soigneusement et l’on recommence sur eux les opérations telles qu’on vient de les indiquer jusqu’à n’avoir plus que oOü grammes environ de matière.

DOSAGE DU CARBONE ET DE L’HYDROGÈNE. — Ils se font comme dans les analyses organiques, c'est-à-dire en brûlant la houille avec de l’oxyde de cuivre; setdement, comme il s’agit ici d’une matière très riche en carbone dont l’oxyde de cuivre serait insuffisant à produire la combustion totale, on opère dans un courant d’oxygène pur et sec en se servant de l’appareil de Rivot (fig. Kl). Le tube à analyse est alors ouvert à ses deux extrémités, on le charge comme pour une analyse organique ordinaire, c’est-à-dire qu'on place le mélange de^ matière et d’oxyde de cuivre entre deux colonnes d’oxyde de cuivre, dont l’une, celle qui sera traversée par les gaz produits de la combustion doit avoir au moins 20 centimètres de long. On opère sur 2 grammes environ de houille.

A gauche du tube AA' est figuré le dispositif qui permet d'obtenir de l’oxygène pur et sec. Ce gaz préparé à la manière ordinaire et recueilli dans un gazomètre, traverse d’abord un laveur à acide sulfurique qui le dessèche, puis un premier lube en U rempli de ponce sulfurique qui enlève les dernières Iraccs d’humidité, enfin un second lube en U plein de potasse qui débarrasse complètement le gaz de l’acide carbonique qu’il pourrail contenir. A leur sortie du tube à combustion, les gaz passent à travers les absorbeurs habituellement employés dans les analyses organiques.

La manière de conduire l’opération est des plus simples : on commence par remplir tout l’appareil d’oxygène; on lare les tubes à acide carbonique et à eau, |)uis on chauffe graduellement le tube en commençant par l’oxyde de cuivre placé en A', pendant qu’on détermine un courant d’oxygène à travers tout l’appareil au moyen du laveur placé à sa droite. Quand la combustion est totale, ce qui demande environ deux heures, on pèse (es tubes de nouveau.

Les nombres ainsi obtenus n’ont qu’un intérêt purement scientifique; au point de vue des applications, la température produite par la combustion, la nature des produits de la distillation en vase clos , la présence de quantités plus ou moins considérables de pyrite, etc., sont des données dont quelques-

nues sont le résultat de simples essais, mais présentent une importance tout autre.

La houille est en somme employée à trois usages principaux :

1“ Comme moyen de chauffage;

2° Comme réducteur en métallurgie;

3» Pour la fabrication du coke et du gaz d’éclairage.

Dans les deux premiers cas, on donne la préférence au combustible qui produit le plus de chaleur; pour les usages métallurgiques, il faut en outre que les combustibles contiennent peu ou point de pyrite ou de phosphates, de manière à n’introduire que le moins possible de soufre et de phosphore dans le métal industriel.

Quand il s’agit de la préparation du coke et du gaz, on doit s’enquérir de la quantité de résidu donné par une calcination en vase clos, et par suite du poids des matières volatiles (matières bitumineuses).

Enfin, dans tous les cas, la quantité, et quelquefois la nature des cendres, sont intéressantes à connaître.

Nous examinerons donc successivement les problèmes suivants :

i” Détermination du pouvoir calorifique d’une houille;

2“ Dosage du soufre;

3° Dosage du phosphore ;

4“ Détermination du coke et des matières volatiles;

5° Détermination des cendres.

DÉTERMINATION DU POUVOIR CALORIFIQUE. — 1° par comlmüitiou. —

Le pouvoir calorifique d’une houille dépend non seulement de la quantité de chaleur qu’elle peut produire, eu égard à la nature des éléments qu’elle renferme, mais aussi de la manière dont la combustion d’une certaine masse de cette houille s’effectuei'a. Pour qu’une houille produise une température élevée. 11 faut qu’on puisse la faire brider vite et complètement, et cela implique que sous l’action de la chaleur les différents morceaux ne s’agglomèrent pas entre eux comme le font les houilles très riches en schistes, car alors l’air accède difficilement dans' le foyer. 11 ne faut pas non plus que lorsqu’on la chauffe, la houille éclate en une infinité de petites parcelles comme il arrive avec certaines variétés, car dans ce cas une partie du combustible se perd en passant à Iravers la grille du fourneau. Ces données ne peuvent être fournies que par un essai de combustion; voici comment on l’effectue;

On prépare un brasier ardent de charbon de bois, de manière à obtenir la température la plus élevée possible, et on place sur le feu 1 à 2 kilogrammes du combustible à essayer, cassé en morceaux de la grosseur d’une noix. On détermine un tirage énergique à l’aide d’un cône de tôle, et on suit attentivement en soulevant fréquemment ce cône, la manière dont s’effectue la combustion; on observe en particulier s’il y a ou non décrépitation, si la masse s'agglutine, (s’il se produit une fumée abondante, quelles sont la longueur et la couleur de la flamme.

Toutes ces données fournissent des indications très précieuses à l’essayeur, car c’est là un véritable essai par voie sèche ; aussi, comme pour presque tous

les essais de cette sorte, rien ne remplace une grande habitude, et c’est en les comparant entre eux que les phénomènes observés acquièrent de l’intérêt. ■

3° Métliode de Berthîei». — Le charbon en brûlant, pour donner de l’acide carbonique, dégage 48”*, 5 par équivalent, soit 24”*,2 par équivalent d’oxygène fixé; de la même manière un équivalent d’oxygène, en s’unissant à l'hydrogène pour donner de l’eau, dégage 29"*, t, nombre très voisin du précédent. Si dans tous les cas on considère que la proportion d’hydrogène contenue dans les différentes houilles est faible et sensiblement constante (5 p. 100), on peut admettre que le pouvoir calorifique d'une houille est proportionnel à la quantité d’oxygène nécessaire pour produire sa combustion. Le procédé de Berthier a précisément pour but de déterminer cette quantité d’ox}'gène eu l’empruntant à un oxyde irréductible par la chaleur seule, et en se plaçant dans des conditions telles que l’on puisse recueillir le métal provenant de la réduction, de manière à déduire de son poids celui de l’oxygène qu’il a abandonné. Berthier s’est servi de la litharge.

On mélange 1 gramme de combustible réduit en poudre impalpable avec une quantité de litharge un peu plus grande que celle qu’il est susceptible de réduire, et qui varie de 20 à 40 grammes; la matière introduite dans un creuset de terre est recouverte avec 20 ou 30 grammes de litharge, puis le creuset qui doit être seulement à moitié rempli est muni de son couvercle et introduit dans un fourneau bien chauffé dont on élève graduellement la température. La réduction s’opère, la litharge entre en fusion, et quand la réaction est complète, on donne un coup de feu pour augmenter la fluidité de la masse et permettre au plomb de se rassembler en un culot à la partie inférieure.

On retire alors le creuset du feu, on le laisse refroidir, on le casse, on sépare le culot do plomb qu’on débarrasse des portions de scorie ou de creuset adhérentes, et on le pèse. Or, 104 grammes de plomb cèdent un équivalent d’oxygène et correspondent à un demi-équivalent de carbone, c’est-à-dire à 3 grammes, ou inversement, 1 gramme de carbone correspond à 34 grammes de plomb; on calculera donc le jioids de carbone équivalent au combustible essayé en divisant le poids de plomb trouvé par 34.

Celte méthode d’essai suppose, bien entendu, que l’échantillon essaye ne contient pas de pyrite, qui, elle aussi, est susceptible de réduire la litharge, si bien que 100 parties de pyrite en fournissent 840 de plomb; il faut donc déterminer la quantité de pyrite contenue dans le combustible essaj^é. Pour y arriver, on calcine 10 grammes de houille dans un creuset de platine, on pulvérise le coke obtenu et on le fait bouillir avec l’acide chlorhydrique tant qu’il se dégage de l'hydrogène sulfuré, on filtre, on lave le résidu insoluble, et dans la liqueur on peroxyde le fer par l’acide nitrique pour le précipiter ensuite par l’ammoniaque. Du poids d’oxyde de fer recueilli on déduit la quantité de pyrite'.

La méthode de Berthier permet, quand on détermine les matières volatiles, de calculer à quel poids de carbone pur elles correspondent, puisqu’il suffira de retrancher le carbone fixe du carbone théorique trouvé. Cela suppose que les produits volatils ont été complètement oxydés par la litharge avec laquelle on;.