MÉTALLURGIQUE

Les produits goudronneux des usines à gaz no suffisent plus aujourd'hui à alimenter nos industries d'agglomérés et nos fabriques de matières colorantes ; nous sommes à cet égard tributaires de l'Angleterre, qui nous envoie chaque année des quantités très-importantes, de brai surtout, qui, rendu aux mines de Saint-Étienne, par exemple, revient aujourd'hui à plus de 90 francs la tonne, tandis que la France perd chaque année au moins 120 millions de kilog. do goudron par son ancienne fabrication de coke métallurgique, et de plus 10 millions de kilog. de sels ammoniacaux plus riches en aeote que le meilleur guano.

Or, au moyen des fours nouveaux exposés par la société Carvès et C1* dans le groupe des mines do Saint-Élicnnc, ces produits peuvent être récoltés complètement, non-seulement sans inconvénients, mais encore avec une augmentation moyenne de tO p. 100 dans la production du coke; ces chiffres résultent d'une comptabilité bien tenue, dont les éléments ont pu être soumis au jury. Le coke est en outre d'excellente qualité et employé non-seulement par les chemins de fer, mais encore par une dizaine do grand? établissements métallurgiques.

Ces résultats sont actuellement obtenus sur une grande échelle, puisqu'un seul atelier à Saint-Éticnne distille annuellement 80,000 tonnes de houille dans 188 grands fours, contenant chacun ;»,000 kilog. de charbon.

Rien ne s'oppose donc aujourd'hui à ce que celte invention toute française se répande en France et à l'étranger, et, en effet, l'Angleterre, cette terre

DES GOUDRONS ET DE LEURS NOMBREUX DÉRIVÉS

classique de la houille, a commencé à donner l'exemple, et les nouveaux fours sont exposés également dans la section anglaise.

La Belgique possède aussi plusieurs ateliers où ces appareils sont en usage. En un mot, suivant nous, il est peu d'industries qui se présentent à la grande Exposition avec une amélioration aussi complète et aussi importante que celle dont nous allons parler.

Lorsque le gaz d'éclairage se produisait encore uniquement dans des cornues en Tonte, on ne croyait pas qu'il fût même possible de construire des fours à coke et même des cornues en terre assez imperméables pour que le gaz fût recueilli sans une perte considérable.

Mais ce problème fut résolu du jour où MM. Pauwcls et Dubochet imaginèrent, à l'ancienne Compagnie parisienne, d'extraire le gaz au moyen de véritables pompes aspirantes et refoulantes, de manière à détruire toute pression dans l'appareil de distillation ; et de ce jour, l'emploi des cornues en terre de grandes dimensions et môme de fours composés de centaines de pièces rapportées, cet emploi devint pratique.

Aussi, à partir de ce moment, MM. Dubochet et Pauwels établirent dans leur usine à gaz des fours contenant jusqu'à 6,000 kilog. de houille a la fois, et obtinrent, outre le gaz et les produits goudronneux et ammoniacaux, du coke métallurgique, au lieu de coke léger et boursouflé. La nouvelle Compagnie parisienne, qui réunit toutes les anciennes usines à gaz de Paris, a étendu l'emploi de ces fours à plusieurs de ses usines, et l'on peut voir dans sa remarquable exposition quelques produits de ces appareils, concurremment avec les produits des cornues ordinaires.

Dès l'origine l'auteur de cet article avait été frappé des résultats obtenus au moyen de l'invention Pauwcls et Dubochet, et il avait entrevu la possibilité de l'appliquer à la production du coke métallurgique, en utilisant le gaz non plus pour l'éclairage qui ne présente pas un écoulement suffisant sur le carreau de la mine, mais pour le chauffage même des fours, après avoir tout d'abord bien étendu, condensé et recueilli les produits goudronneux et ammoniacaux.

Il s'agissait de savoir si le gaz dépouillé de carbures, d une grande richesse calorifique, serait suffisant pour porter les fours à la température nécessaire à la production du coke métallurgique. L'hésitation était permise, car les 40 kilog. de goudron retirés d'une tonne de houille représentent au moins 500,000 unités de chaleur; elle était d'autant plus permise, que les très-habiles inventeurs du four à gaz, ayant, depuis, monté leurs fours uniquement pour la production du coke, avaient mis seulement à profit la forme de l'appareil, la manière de défourner, sans avoir cherché à utiliser les produits goudronneux qui se brûlaient dans les carneaux aussi bien que les gaz.

L'expérience en grand que nous tentâmes d'abord à Saint-Étienne a résolu la question du chauffage par le gaz seul , à la condition toutefois de faire marcher a la fois un grand nombre de fours, pour qu'en tout temps de l'opération la production du gaz et le chauffage fussent réguliers.

Les premiers fours montés conservèrent la forme et la disposition des fours Pauwels et Dubochet, la disposition pour le chauffage fut seule changée, de manière à recueillir tous les produits condcnsables avant de brûler le gaz; ces fours qui, dans le pays, portent encore mon nom, étaient chers d'abord, mais l'expérience amena peu à peu à en réduire le prix de revient, et aujourd'hui l'habile directeur de la société Carvôs et Cie, aidé des conseils de M. Hupet, directeur des mines de la Loire, est même arrivé à utiliser les anciens fours dits de boulanger, moyennant une dépense d'aménagement de 1,000 fr. pur four.

82 DES GOUDRONS ET DE LEURS NOMBREUX DÉRIVÉS. 297

Les fours dits belges snnt également parfaitement propres à être transformés; leur forme étroite et élevée est même aujourd'hui adoptée pour les nouvelles installations du système. MM. Carvès et O ont exposé des modèles de ces trois formes, dont les deux dernières répondent victorieusement a l'objection qui pourrait être faite d'une dépense considérable nécessitée pour le remplacement des anciens fours.

Nous allons successivement donner les croquis de ces trois formes de four, en ajoutant qu'aujourd'hui on les groupe par vingt-cinq a la fois, ce qui régularise le travail et la température. Chaque groupe a sa cheminée spéciale.

Fours Dubochet Pauuels adaptés au nouveau système.

Figure \. — Coupe générale, suivant l'axe de l'ancien four Dubochet Pauwels, transformé pour la production du coke métallurgique avec chauffage au gaz, appelé Tour knab. AA Four proprement dit, ayant les dimension:» suivantes :

Longueur totale entre les deux portes 7n,.00

Hauteur de la sole à la clef de la Toute 1 .00

— des pieds droits, naissance de la vonte surbaissée. . . 0 .70

Largeur du four 1 .30

BB Orifice de chargement se fermant au moyen d'une calotte C qu'on lutte à la terre glaise. Il a 0B,50 de diamètre en li et 0">,30 en H'. I n petit chemin de Ter sur lequel arrivent les wagons de charbon destinés à charger le Tour est auprès de cet orifice.

EE Portes en fonte, doublées intérieurement de carreaux réfraclalres, fermant les deux

Pif. i.

extrémités du four; ces portes très-lourdes sont mann'uvrées par les petits treuils à crémaillières FF, qui, placés sur rails, desservent tout le massif des fours. L'ouverture de la porte a 0n,70 de hauteur, et a toute la largeur du four.

DES GOUDRONS ET DE LEURS NOMBREUX DÉRIVÉS

a Regards ménagé* pour pouvoir examiner l'intérieur du four el laisser entrer l'air au moment de détourner.

FF' Treuils qui servent à soulever les portes pour le détournement ; une chaîne relie l'extrémité du cric r avec un œil x' placé à la partie supérieure des portes; en tournant le* manivelles d, les porte* montent.

GG Orltlcc et tuyau de dégagement des gai et vapeurs de goudrons et eaux ammoniacales, ayant un diamètre intérieur de Om,22.

H Tambour qui sert à la manœuvre de la tige et soupape bb, servant à intercepter la communication entre les fours et la conduite générale ou barillet /, au moment où Ton veut détourner. Il est très-essentiel de fermer alors la soupape; sans cela l'aspiration opérée par l'extracteur de gaz continuant, l'air extérieur serait appelé et pourrait former des mélanges détonnant», ce qui est arrivé une seule fois dans Io bassin de Saint- fi tienne, ?nhs causer toutefois de grands dommages. Lors de la mise en train pour la première fois, il est nécessaire aussi, pour éviter des accidents, de perdre du gaz avant de l'envoyer dans le gazomètre.

i Petite calotte fermant l'extrémité supérieure du tube G et serrant au nettoyage des dépôts de charbon de goudron se produisant de temps en temps.

/ Conduite générale, conduisant les gaz et les produits condensables dans les réfrigérents, où ces derniers se déposent : puis communiquant avec les extracteurs de gaz, destinés, comme nous l'avons dit, n réduire presque à 0 la pression dans l'intérieur du four; cette conduite représente le barillet des mines a gaz.

J Tuyère injectant le gaz dans le foyer sous la sole du four; un tube concentrique i, introduit au centre de l'anneau de gaz un courant d'air aspiré du dehors par le tirage de laehemlnée. Il serait bon, comme nous te prouverons plus loin, de pouvoir régler par un registre cette entrée d'air, ainsi que celle du foyer supplémentaire, ftous donnons un détail de celle tuyère, Qgure 8, page 303.

J' Robinet placé sur la conduite spéciale que fournit le gaz à la tuyère J.

KK Petit foyer supplémentaire (voir la description de l'opération). La dislance entre la grille et la voûte est de 0"',*0.

LL Car n eaux des produits de la combustion du gaz; ils circulent plusieurs fols sous la sole, puis ils redescendent à un étage inférieur, sous cette première rangée de carneaux, pour se rendre déllnitivcment dans un conduit général M, qui se dirige vers une cheminée unique pour vingt-cinq tours.

N Piliers qui supportent la sole dans le principal carneau central LL,.plus large que les aulres.

0 Sole formée de carreaux réfractaires à joints recouverts, qui a surtout au-dessus du foyer jusqu'à 15 centimètres d'épaisseur.

F Voûte surbaissée eu briques réfractaires de 20 centimètres d'épaisseur.

Lorsqu'on veut détourner, on ourre la calotte C, et on lève au moyen des treuils F les portes EE'.

Le bouclier du repoussoir est alors introduit par la porte E', el l'énorme gâteau de coke sort lentement par l'ouverlure de la porte E', en glissant sur la plate-forme S légèrement Inclinée du côté opposé au four.

On a eu soin, avant d'ouvrir les portes, de baisser la soupape bb.

Outre la communication du plan dont nous venons do donner la description, nous devons à l'obligeance de MM. Carves et O le détail du prix de revient de l'un do ces fours.

Ce devis est basé sur une série de 25 fours ayant pour l'ensemble un seul repoussoir et un seul extracteur do ga»; nous copions textuellement :

Pria? de revient d'un four Knab, tel qu'on le monterait actuellement

en batterie de Hlî fours.

Briques réfractaires 537 r. 09

Briques ordinaires 319.30

Coulis 101. -o

A reporter »68.8»

3» DES GOUDRONS ET DE LEURS NOMBREUX DÉRIVÉS. 299

Report 958.69

Chaux et sable ; 1 02 •

Pierres diverses... 46.60

Châssis et porte 20.(50

2 sommera 4.94

Barreaux et grilles 17.10

\ plaques en fonte 134.40

2 portes de four en tôle 1 95 »

t oriûce de chargement et son couvercle 36.90

1 orlOce de prise de gai et son couvercle 7 1 .65

1 robinet 9.60

Tuyaux divers 299.50

1/25 de la cheminée 80 •

Siphons pour recevoir les goudrons 25 »

1/25 des extracteurs Dubochet Pauwels 210.85

1/25 de la machine à détourner 125 •

Main-d'œuvre pour maçonnerie et ajustage 400 »

Prix total 2838.80

non compris les fondations, les bâtiments, les voies ferrées qui servent au transport des charbons et des cokes, dont le prix varie suivant les localités.

Nous ferons remarquer qu'en employant un des nouveaux extracteurs de gaz, celui de Beel, par exemple, le prix de 210,85 descendrait à 60 fr. par four.

En effet, MM. Canes et O, après sept ans de marche continue, considèrent toujours l'extracteur a 3 cloches de MM. Pauwels et Dubochet comme un excellent instrument, marchant très régulièrement, mais ayant un défaut, celui d'ôire encombrant et de coûter un peu cher. Les fours eux-mêmes exigent une maind'œuvre de construction assez considérable; nous verrons qu'en substituant a leur forme celle des fours belges, sans changer le principe de l'invention, on est arrivé à réaliser des économies considérables sur le devis d'un four pour la même quantité de houille carbonisée.

Après les explications que nous avons données sur le four à gaz, il nous restera peu de chose à ajouter sur la marche des fours à coke spéciaux.

La charbon trop impur doit être lavé par les procédés ordinaires. Puis il est broyé au moyen de deux cylindres cannelés qui réduisent en menu fin 100 tonnes de charbon pendant 10 heures de travail, en consommant une force régulière d'environ 10 chevaux. Ce broyage est nécessaire si l'on veut obtenir un coke d'une belle texture régulière; il facilite du reste la distillation.

Le charbon en poudre est chargé dans des wagons d'une contenance égale et connue, que l'on peut même peser chaque fois, et dont un certain nombre forme le chargement d'un four : ils sont amenés par le petit chemin de fer posé sur le massif, au-dessus du four a charger, et là on les bascule dans un grand entonnoir en fer introduit dans l'orifice de chargement BB'. Des ouvriers munis de ringards égalisent ensuite la couche de charbon sur la tôle du four, de manière à obtenir une couche d'une épaisseur régulière d'environ 70 centimètres de hauteur, se terminant du côté des portes par deux talus.

Aussitôt le chargement terminé, on abaisse los portes EE' au moyen des treuils FF' , on les lutte avec de la terre glaise, on ferme également l'orifice supérieur du four et, on ouvre en même temps la soupape 66, qui établit la communication avec le barillet I, et, par suite, avec l'extracteur de gaz.

On ouvre alors le rohinet de gaz J\ et celui-ci, pénétrant dans le foyer, s'enflamme aussitôt, car, malgré le temps pris pour lo défournement, la température du four, et surtout celle des carreaux, reste très-élevée.

300 DES GOUDRONS ET DE LEURS NOMBREUX DÉRIVÉS. 35

Le gaz extrait, comme nous l'avons déjà dit, circule dans des tuyaux refroidis par un courant d'eau ; il dépose ses goudrons et ses eaux ammoniacales, puis est refoulé dans le gazomètre commun à tous les fours, d'où il se rend d'abord par une conduite unique, puis par des conduites spéciales devant le foyer de chaque four.

A Saint-Etienne, le gaz est également utilisé pour l'éclairage et le chauffage des appareils distillatoires.

Les goudrons et eaux ammoniacales condensés sont recueillis dans de grandes fosses, où un repos de 8 à 10 jours les sépare complètement; le goudron plus lourd descend au fond. Ce goudron est plus léger que celui qu'on obtient dans les usines à gaz; sa séparation des eaux ammoniacales est, par suite, un peu plus difficile ; aussi est-il bon, pour ne pas troubler le repos, d'avoir au moins deux fosses de dépôt, munies d'un trop plein qui laisse écouler les eaux ammoniacales surnageantes dans une troisième fosse spéciale.

L'opération de la carbonisation dans chaque four dure 72 heures, après lesquelles on procède au dôfournement et à un nouveau chargement.

Les produits de la combustion du gaz sous la sole des fours, arrivés à la cheminée, possèdent encore une température do S0U°, dont la moitié serait bien suffisante pour opérer un bon tirage. Aussi, dans leurs nouvelles installations, MM. Carvès et O utilisent une partie de cette chaleur perdue pour le chauflag*; des générateurs de vapeur destinés à faire marcher la machine à broyer le charbon, les extracteurs, et en général tous les appareils qui exigent de la force.

D'après un calcul facile à faire, on trouve que celte chaleur perdue équivaut encore, pour chaque fournée, à 500 kilog. au moins de charbon brûlé.

On a fait un reproche fondé au four que nous venons de décrire, c'est que la surface de charge est trop considérable relativement à la masse de houille distillée, et comme la chaleur du foyer ne s'y transmet de proche eu proche que par la sole du four, il en résulte que la partie supérieure du coke, insuffisamment chauiïéc, conserve une tète noire plus poreuse que le reste, ce qui lui Ole une partie de sa valeur commerciale. Pour combattre cet inconvénient, MM. Carvès et recouvrent la couche de houille d'une couche supplémentaire de poussier qui concentre la chaleur et absorbe les dernières parties goudronneuses.

En adoptant la forme des fours belges, plus hauts, beaucoup plus étroits et chauffés sur le côté, on évite, comme nous le verrons, cet inconvénient, tout en diminuant la durée de l'opération.

Fours de boulanger (Jig. 5) adaptés au nouveau système. ÂA Est le four proprement dit, qui est tout à fait semblable à celui des boulanger*.

rond et couvert d'une voûte surbaissée.

Il a les dimension» suivantes :

Diamètre de la sole 3'". •

Hauteur sous la clef de voûte 1 .50

Hauteur de la porte de chargement 0 .85

Epaisseur de la voûte de briques réfractaires 0 .22

Epaisseur de la sole en carreaux très-réfraclaircs 0 .06

O Orifice do chargement, ayant 0,2fi centimètres do diamètre a la partie inférieure et 0,30 à la partie supérieure; Il est formé d'une seule pièce en terre rcTractalre, moulue spécialement, ce qui présente plus de solidité.

P Calotte fermant l'orifice O. Les rebords sont luttés avec de la terre glaise, comme les tampons des cornues à gaz.

DES GOUDRONS ET DE LEURS NOMBREUX DÉRIVÉS

Le Tour >upi»orle un petit chemin de fer, qui amène les wagons chargés de la houille à carboniser, exactement comme avec le four \'° I .

J Porte unique en tôle, qui sert à fermer l'ouverture du four destinée au détournement, qui se fait à la main, pour empêcher la déperdition de chaleur; il est bon, avant de poser la porte, d'établir à l'intérieur un mur d'une épaisseur de brique.

R Tu\au pour la sortie des gaz aspirés par l'extracteur du système Gargau, qui est ondé sur le principe des machines aspirantes et soufflantes en usage dans les forges.

Fig. 5. Coupe tuirant l'aie du four de boulanger transformé en nouveau système.

G Tubulure sur laquelle vient s'embrancher le tuyau R et qui renferme la soupape «, destinée à interrompre la communication lors du détournement. On trouvera figure 8 un détail sur cette soupape.

£ Tuyau commun à tout le groupe de 2t> tours, et représentant le barillet des usines à gaz.

H Conduite de gaz commune à 26 tours, et amenant du gazomt tre le gaz nécessaire à leur chauffage,

L Tuyau « embranchant sur la conduite générale / et alimentant chaque tour. À* Tuyère dont on \oil le délail figure C. F Petit foyer supplémentaire.

00 Sole en carreaux réfractaircs à joints recouverts et dont on voit le détail en X.

if Carncau central où so rendent d'abord les produits de la combustion, pour ensuite circuler sous la sole du tour et quelquefois sur les côtés, d'où ils se rendent ensuile par un carneau .V, dans un canal général V, conduisant à la cheminée d'un groupe de 2b tours.

Dans le four à boulanger, la manœuvre se fait comme dans le four Knab; seulement, laporle E étant unique, le déchargement ne peut se faire de la même manière, par un repoussoir; la forme circulaire de la sole beaucoup plus grande que l'ouverture de sortie, ne permettrait pas ce déchargement mécanique, qui, par suite, doit se faire à la main.

L'opération dure, comme dans le premier four, 72 heures.

DES G0UDH0NS ET DE LEUUS NOMDHEUX DÉRIVÉS.

II est entendu que le four à boulanger ne doit pas être choisi pour toute nouvelle installation, nous ne la mentionnons que pour indiquer la possibilité de transformer au nouveau système d'anciens fours encore nombreux en France et en Angle lerre.

Dans le tableau suivant, nous donnons le devis d'un four complet, avec les appareils accessoires, tuyaux, valves, extracteurs, etc.

Quant à l'appropriation des anciens fours, elle ne s'élève pas à 1,000 fi -, tous appareils compris.

Prix de revient d'un four boulanger à coke et à gaz, transformé au Marais, prés Saint-

Êlienne (batteries de 25 fours chacune).

franc».

Briques ordinaires 1 10 »

— réfractâtes 637 . 86

Coulis. .... .... 66. 66

Pierre brute i 12 »

Portes et plaques de fonte pour Fermer l'ouverture unique du

four 120.00

1/26 de la cheminée 60.00

Châssis et porte du foyer supplémentaire 21 .30

Tnyavx divers.

Robinet et tuyère pour le gaz de chauffage 50.30

Plomb et chanvre pour joints 30 ■

1/25 des extracteurs Gargan 150 »

Main-d'œuvre pour maçonnerie et ajustage, etc 155 •

Total 1308.70

non compris les fondations, le terrain, les bâtiments, les voies ferrées, etc., dont les prix varient suivant les localités.

L'extracteur Gargan, dont il est question dans ce devis, est mû par une machine de dix chevaux, dont la force n'est employée qu'à moitié à cet usage, t'n seul extracteur suffit pour 100 fours.

Le défournement se fait à la main, par les anciens procédés.

Il nous reste â décrire le four belge, dont la forme, comme nous l'avons vu, est définitivement adoptée dans les nouvelles installations, pour l'application de notre nouveau système de carbonisation, qui, sauf cctlc forme, reste entier dans toutes ses autres parties.

Four belge adapté au nouveau système.

(Dans les figures 6, 7 et 8, les mêmes lettres indiquent les objets identiques.)