NATURE
et aspect du coke.
fondu, très boursouflé.
Bien fondu, mais moins boors.
Coke bien fondu.
Id,
Id.
Id.
Id.
Coke fondu.
Complet, fondu.
Id.
Bien fondu.
Id, Id.
Coke fritte.
Coke pulvérulent Coke fritte.
Coke pulvérulent.
Id.
Id.
If*''
iCfl
530. Résultats des expériences de vaporisa lioîi du Docteur Brix à Berlin^ en vue du pouvoir calorifique industriel, et de celles dont M. ScHsuRÈR-KESTNEa s*est occupée concurremment avec ses expériences caloriméhHques proprement dites, (Bulletin de la Société industrielle de Mulhouse, 1868.)
OAIGINS VU HOUILLES.
1* TYPE. Houilles sèches à Umgwê flamme.
Houille lèche de la mine
Louiie (Hante-Silésie). .
Houille h coke fritte, de la
mine Oerhardt (Saarhr.) Houille sèche de la mine
Léopold (Silésie super.).
Houille sèche de Louisen-
thal
paopoai.
d'eau.
paopoax.
de cendr.
dans la houille, par iOO.
Houille sèclie du Moutcean (Satoe-et»Loire)
t* TYPE. Houilles grasses
à longue flatume^
ou eharbona à gaz.
Bouille des couches super, de Friedrichsthal (Saai^ brûck)
Houille de Sultxbach. . .
— de Duttureiler. . .
— de Heinitx
^ de Attenwald. . .
— de Heinitz, couche Blflcher (Saarbrflck). . .
Houille de Duttweiler, couche IVatsmer
lt,t8
3* TTPs. Houilles grasses
fropremeut dites,
eu charbons ds forge.
Houille de Bonchamp :
1** série d'expériences. .
2* série d*expériences. .
Houille de Wettin (Prusse).
— d'Esehweileri
(Prusse) i
Houille de lamine d'Ensels-j
borg (bassin de ia Ruhr), i Houille de la mine le Prési-j
dent (bassin de la Ruhr), i
Mi
POIDS D*EAI7 A 0**,
vaporiséeverslU*,
par kilog.
de houille br&lée.
Mtrch*-.
kilog.
Pure.
kilog*
OBSEâVATIONS.
Expériences de M. Brix.
Expér. de M. Scheurer- Kestner.
Houille denû-grasse i 41,5 p. 100 de matières Tolatiles.
/ Houilles grasses à \ longue flamme lïTopre- ) ment dites, du bassin ( deSaarbrÛck.
i Échantillons très peu chargés de cen»
Lai'* série adonnénn ] *t chiffre plus faible à eau- 1 i se de la prop. insiiffis. ( « d'air pour la combust**. / f^
Expériences de M. Brix.
631. Reprenons successivement les cinq types de houilles : i* Houilles sèches à longue Jlamme. Ce type est caractérisé par la nature spéciale du coke. Lorsqu'on distille la houille en morceaux, les fragments se fendillent, mais conservent leur forme; en tous cas, il n'y a ni fusion ni agglomération, et lorsqu'on opère sur de la houille en poudre, le coke reste pulvérulent. A la vérité, les houilles maigres
de la cinquième classe donnent également un coke non déformé, ni aggloméré, mais les deux types ne sauraient se confondre, car les houilles sèches laissent au maximum 60 p. iOO de coke, et brûlent toujours avec flamme longue enfumée, tandis que les houilles maigres produisent pour le moins 80 p. 100 de coke, et par cela même, une flamme courte et claire. Les premières ressemblent aux lignites secs, les dernières aux anthracites.
Les houilles sèches, comme les lignites secs, sont en général dures, compactes et peu friables, quoique d*une densité faible, de 1,25. Le poids du mètre cube en fragments est de 700 kilog. La cassure est unie, ou conchoïdale, plus ou moins esquilleuse. La couleur est rarement d'un noir pur, en tous cas la poussière est brune. Comme leur nom l'indique, ces charbons brûlent avec flamme et fumée abondantes; ce sont des chdLvhon?, flambants.
Le tableau de la page 700 donne la composition élémentaire moyenne
des houilles sèches, et 4 à 3 pour le rapport — ~— . La composition immédiate est :
Charbon non aggloméré 50 à 60
Eau ammoniacale 12 à 5 ) „ .
Biiume 18 à 15 ( M*^^*"®» volatiles
Gaz 20 k 20 ) SO à 40.
D'après les essais de MM. Scheurer-Kestner et Meunier, le pouvoir calorifique des charbons secs à longue flamme, déduction faite des cendres, est en moyenne de 8200 à 8300 calories. Mais certains charbons, plus rapprochés des lignites, doivent développer au maximum 8000 calories; par contre, les houilles voisines des charbons gras doivent atteindre 8 500 calories.
Les houilles tout k fait sèches sont rares en France. On ne peut guère citer que celle de Noroy, dans les marnes irisées des Vosges. Dans le terrain houiller proprement dit, les houilles qui s'en approchent le plus donnent un coke légèrement fritte, formant la transition aux houilles grasses à longue flamme. Tels sont les charbons des couches les plus hautes des bassins de Blanzy et du Montceau, les charbons des parties élevées de l'Allier et de TAveyron, et ceux du bassin de Saint-Éloi, dans le Puy-de-Dôme.
En Allemagne, les charbons secs se rencontrent surtout dans la partie supérieure du bassin de la Haute-Silésîe. On en trouve également à Saarbrûck; mais là abondent plutôt, ainsi que dans la Basse-Silésie, les charbons à coke légèrement fritte qui passent déjà aux charbons gras comme ceux de Blanzy.
Dans le Royaume-Uni, les charbons secs sont fournis par rËcossOi le Derbyshire, le Staffordshire, etc., où ils servent, en Ecosse surtout, à l'état brut dans les hauts fourneaux. Dans les parties inférieures de ces
706 DEUXIÈUE PARTIE.
mêmes bassins, on arrive graduellement, comme en Allemagne, aux charbons mi-gras k coke plus ou moins fritte.
Le tableau de la page 702 contient quelques analyses se rapportant à ce premier type.
Ce tableau montre que les houilles commencent k devenir collantes dès que la proportion de carbone atteint 80 p. 400, et que Toxygène descend au-dessous de 15 p. 100.
Cette proportion-limite de 80 de carbone pour 15 d^oxygène et d*azote, correspond par suite aux charbons à coke fritte, qui servent de lien entre les houilles sèches et les houilles grasses. Ces charbons-limites donnent à la calcination 40 à 41 p. 100 de matières volatiles.
Des expériences de vaporisation, entreprises par le docteur Brix, à Berlin, en vue du pouvoir calorifique industriel, et de celles dont M. Scheiirer-Kestner s'est occupé, concurremment avec ses expériences calorimétriques proprement dites (tableau de la page 704), il résulte que les houilles sèches proprement dites ne vaporisent à 112'' guère plus de 6 kilog. à 6^«,30 d*eau k la température de 0», ou 6*»,70 à 7*«,50, lorsqu'on considère les houilles pures et sèches; tandis que dans les mêmes circonstances les bonnes houilles grasses à courte Jiamme vaporisent , comme nous le verrons, 8 kilog. à 8^s,50 à l'état marchand, ou 9 kilog. à 9^<,50 lorsqu'on les suppose sans cendres ni eau. Si Ton voulait passer de ces unités aux calories proprement dites, il suffirait de les multiplier par 640, chiffre qui représente le nombre de calories absorbées par l'eau, quand on la chauffe depuis 0* jusqu'à l'état de vapeur à 1 12^(490).
Ces essais, et d'autres encore, donnent pour le pouvoir calorifique industriel des houilles sèches les trois quarts du pouvoir calorifique utile des houilles grasses k courte flamme. C'est le même rapport que celui qui existe entre les proportions de coke : 55 à 75 et 60 à 80 (tableau de la page 700).
2« Houilles grasses à longue flamme^ ou charbons à gaz. Ce type diffère du précédent par la nature du coke. Lorsqu^on carbonise ces houilles, les fragnients changent de forme et se fendent, ou bien, lorsqu'on opère sur de la poussière, les grains isolés s'agglomèrent en une masse unique plus ou moins poreuse. Entre les deux premiers types se trouvent les ch9.Thon%'limites dont le coke est simplement fritte^ ou légèrement déformé.
Les houilles grasses à longue flamme sont encore, en général, dures et tenaces, quoique déjk k un moindre degré que les houilles sèches. La cassure est plutôt lamelleuse qu'unie ou esquilleuse. La densité des fragments, peu chargés de cendres, est généralement comprise entre 1,28 et i,30; le mètre cube en morceaux pèse 700 à 750 kilog. La couleur est plus noire que celle des charbons secs^ leur éclat plus vif.
Les houilles de ce type, comme leur nom l'indique, brûlent encore avec flamme et fumée abondantes; ce sont aussi des houilles ^am^an- Us, faciles à enflammer, brûlant rapidement, ce qui les fait rechercher
lorsqu'on a besoin de coups de feu vifs et rapides et non d'une chaleur modérée, uniforme et soutenue.
Le tableau de la page 700 donne la composition élémentaire des
houilles grasses à longue flamme, et indique que le rapport .. se
H maintient entre 3 et 2.
La distillation lente donne pour ces houilles :
Coke aggloméré. 60 à 68
Eau ammoniacale 5 k 3 ) „ ^.. , ,.,
Bitume 15 k 12 Matières volatiles
Gaz 20 à 17 ) W a 32.
La proportion de gaz est plutôt inférieure k celle que donnent les houilles sèches, mais le gaz est plus éclairant; et comme le coke, à cause de sa consistance, a plus de valeur que celui des houilles sèches, on se sert en général, pour la fabrication du gaz d'éclairage, des charbons gras à longue flamme; on les désigne quelquefois, par ce motif, dans le commerce, sous le nom de charbons à gaz. Ils produisent en grand, dans les usines, 240 à 260 litres de gaz par kilogramme de houille, et même en petit, par une calcination plus rapide, jusqu'à 300 ou 350 litres. On les utilise rarement pour la fabrication du coke métallurgique. D'abord, par le fait de Tabondance des matières volatiles, elles donnent moins de coke que les deux types suivants; puis ce coke est toujours léger, friable et poreux.
Les houilles grasses à longne flamme sont, en France, beaucoup plus répandues que les charbons secs. Dans le Pas-de-Calais et la Loire, les couches les plus élevées des deux bassins en sont formées. Les charbons de Gommentry et une partie de ceux de Blanzy appartiennent également à la catégorie des charbons à gaz. Â Mons, en Belgique, on les connaît sous le nom de fléTtus gras, tandis qu'on appelle T^értt^ secs les houilles, moins riches en carbone, dont le coke est à peine fritte. Les bons charbons de Newcastle sont de même des houilles à gaz; et à Saarbriick, comme en Silésie, on voit les charbons à gaz succéder aux charbons secs» lorsqu'on passe des couches supérieures aux couches moyennes et inférieures du bassin.
Le tableau de la page 702 contient les résultats d'analyses d'un certain nombre de houilles grasses à longue flamme, et celui de la page 704 confirme le pouvoir calorifique 8500 à 8800 fourni par ces houilles.
Du tableau de la page 704 on peut conclure que les houilles grasses à longue flamme, supposées sèches et sans cendres, et donnant 60 à 68 p. 100 de coke, peuvent vaporiser en moyenne 8 kilog. d'eau. Les limites extrêmes sont '7^<,50 pour les houilles à coke simplement fritte, et 8^(,30 pour les houilles voisines des charbons gras ordinaires. Les houilles marchandes, à 10 p. 100 de cendres et d'eau, ne dépassent guère 7 kilog. à 7^(,50. Diaprés des essais faits à Woolwich et à Portsmouth, les charbons gras à longue flamme de Hartley (Newcastle) vaporisent
7 kilog. à 7^',75 d'eau , lorsque les proportions de cendres et d*eau atteignent 5 à 8 p. i 00 du poids de la houille, résultat qui ne diffère guère des chiffres précédents.
3* Houilles grasses proprement dites, ou charbons de forge. Les charbons de ce troisième type sont noirs, à éclat vif, peu durs, d'une structure plus ou moins feuilletée ou lamelleuse. Ils brûlent avec flamme moins longue, moins enfumée, plus brillante que les charbons à&^ deux types précédents. Au feu, lisse ramollissent, ou fondent même complètement, à la façon de la résine ou du brai. Tout en renfermant moins de matières volatiles que les charbons à longue flamme, ils gonflent davantage sous l'action de la chaleur. Par suite de la fusion, ou du ramollissement que le charbon éprouve au feu, le menu se colle et s*agglutine en masses compactes, ce qui le rend éminemment propre au travail de la forge; il forme voû*e, dans le foyer du maréchal, audessus de la pièce de fer que Ton se propose de chauffer; de là, les noms de charbons de forge, fine forge , houilles maréchales, sous les^ quelles on désigne ce type dans le commerce. Cette même propriété le rend également apte à donner de bons cokes; de là aussi le nom de charbons collœits. 11 convient toutefois de remarquer que ce dernier terme convient aux trois types de charbons gras, qui peuvent tous trois, en effet, servir comme charbons à gaz, charbons à^ forge et charbons à coke; seulement le premier de ces types convient spécialement pour le gaz, à cause de Tabondance des matières volatiles; le dernier, celui des charbons gras à courte flamme, pour le coke, à cause de la proportion élevée de carbone fixe et de la compacité du résidu charbonneux. Ainsi, quoique les houilles grasses proprement dites servent très souvent pour la fabrication du coke, et quelquefois pour celle du gaz d'éclairage, on doit cependant préférer, pour le coke les charbons à courte flamme (4* type)» et pour le gaz les houilles grasses à longue flamme (2* type).
La densité moyenne des houilles grasses est de 1,30, et le poids du mètre cube en morceaux, de 750 k 800 kilog.
La composition élémentaire des houilles grasses proprement dites est donnée au tableau de la page 700, ainsi que la valeur 2 à 1 du rap*
, 0 + Az port —g — .
L'analyse immédiate conduit aux nombres suivants :
Coke compact et bien fondu 68 k 74
Eau ammoniacale 3 à 1 )„ ... , ,.,
Bitume « à 10 I ^""^^^^^^ ^<>ïftile»
Gaz. 46 à 15 I 32 à 26.
Le pouvoir calorifique des houilles grasses pures, sans cendres ni eau, varie de 8800 à 9300 calories. On peut citer spécialement les charbons de Ronchamp, de Denain et d'Anzin du tableau général de la page 696.
Les houilles grasses proprement dites sont fort abondantes en France ; elles se rencontrent surtout dans le bassin de Saint-Élienne et dans la partie moyenne des bassins du Nord et du Pas-de-Calais. Elles abondent aussi, en Belgique, autour de Liège et dans la partie inférieure du bassin de Mons, en Westphalie (bassin de la Ruhr) et dans la zone inférieure du bassin houiller du nord de TÂngleterre (Yorkshire). Dans le pays de Galles, le charbon gras proprement dit existe seulement aux environs de Newport, vers Textréniité orientale de ce bassin.
Le tableau de la page 696 donne la composition de la houille grasse de Ronchamp, et celui de la page 702 celle de quelques charbons gras de divers pays, appartenant à la classe des charbons de forge.
Le tableau de la page 704 montre que les houilles grasses proprement dites, supposées pures, vaporisent en moyenne 8^75 d'eau, les limites extrêmes étant 8^,40 et 9^,20. Les houilles marchandes, tenant 5 à i5 p. 100 de matières étrangères, vaporisent 7*^,50 à 8^,30, lorsque Tair comburant est dans les proportions voulues.
4* Houilles grasses à courte flamme^ ou à charbons à coke. Les houilles grasses peu riches en matières volatiles ont la même texture que celles du type précédent, mais leur éclat est en général moins vif; bien souvent même elles ont l'apparence striée; elles sont formées de raies, ou bandes étroites, alternativement brillantes et ternes. Le densité est comprise entre 1,30 et 1,35; le poids du mètre cube est de 800 kilog. Les charbons gras à courte flamme sont presque toujours extrêmement friables, et si, malgré cela, on les appelle charbons durs en Belgique et dans le nord de la France, il faut entendre par là des charbons qui se consument lentement, qui durent au feu (p. 700). Ces houilles dégagent peu de matières volatiles, s'enflamment difficilement et brûlent avec flamme peu étendue; celle-ci est claire, blanche, tirant sur le bleu, très peu enfumée.
A la distillation, les fragments collent et gonflent même, mais le coke est, malgré cela, compact et dur. Â la limite cependant, lorsqu'on approche des houilles maigres, Tugglutination devient incomplète. Le même effet se produit lorsqu'une houille, très peu grasse, reste pendant quelque tenips exposée à l'air; l'élément collant se modifie alors par oxydation lente, ou se vaporise même en partie. Il faut donc carboniser ces sortes de houilles, à l'état frais, presque au sortir de la mine. Dans ces conditions, on obtient alors d'excellents cokes, denses et durs; de plus, la proportion en sera toujours fort élevée à cause de la faible dose des éléments gazeux. Ce sont, en un mot, les vraies houilles pour coke, celles qui donnent à la fois le plus de coke et les cokes les plus recheichês.
Le tableau de la page 700 donne la composition élémentaire des
houilles grasses à courte flamme, ainsi que le rapport — n — , qui est
toujours voisin de 1.
Par la distillation ces houilles donnent :
Coke 74 k 82
Eau ammoniacale Ik 1
Bitume 10 k 5
Gaz 15 à 12
Matières volatiles 20 k 18.
Les chiffres de la deuxième colonne correspondent aux bouilles passant déjà aux charbons demi-maigres, dont le coke n'est que faiblement agglutiné.
Les houilles grasses à courte flamme ont le pouvoir calorique maximum parmi les combustibles minéraux solides; il atteint 9300 à 9600 calories. A partir de là, et jusqu'aux anthracites, la chaleur de combustion s'affaiblit sensiblement, par suite de Tamoindrissement de la teneur en hydrogène.
Le tableau de la page 702 contient les résultats des analyses de quelques houilles du 4* type.
Quant aux essais de vaporisation , M. Scheurer-Kestner n'a pu essayer en grand la houille grasse du Greusot; mais il a brûlé un mélange de deux tiers de houille maigre du Greusot avec un tiers de houille grasse de Roncbamp, ce qui équivaut à peu près aux charbons du 4* type. Le poids d'eau vaporisée par kilogramme de houille pure a été :
Première série d*expériences 9^,83
Seconde série d^expériences 9 ,68
Moyenne Sic ,75
G'est le chiffre le plus élevé constaté par M. Scheurer-Kestner.
C'est également une houille grasse à courte flamme qui a donné au docteur Brix le maximum d'eau vaporisée; c'est la houille de la mine James, à Eschweiler : à l'état marchand, elle a transformé en vapeur 8^,93 d'eau , ou supposée pure, 9^,25.
Les nombreuses expériences faites en Angleterre accordent également la prééminence aux charbons gras à courte flamme du pays de Galles. Les houilles marchandes, à 5 ou 7 p. 100 de cendres, de ce district vaporisent presque toutes 9 kilog. à 9^,50 d'eau, lorsque les charbons gras du nord de l'Angleterre dépassent rarement 8^,50. Ges derniers donnent des coups de feu plus rapides, ils permettent de hausser plus rapidement la pression de la vapeur, mais ils durent moins au feu et développent, en somme, moins de chalt^ur.
Les expériences faites à Brest en 4862, sous la direction de M. Delautel, ingénieur de la marine, s'accordent également avec les résultats précédents. £n représentant par 1 la puissance de vaporisation des charbons de Cardiffj cet ingénieur a trouvé :
Pour les charbons analogues d*Ànzin 1,05 k 1,01
Pour les charbons gras k courte flamme de Roche-la-Molière (Saint-
Étienne) 0,95 à 0,94
Ponr les charbons gras ordinaires de la Loire 0,90
Pour le charbon gras à longue flamme de Newcastle 0.81
Pour le charbon gras à longue flamme de Blanzy (Montceau) . . . 0,78
Pour le charbon sec k longue flamme du Montceau 0,74
Ces nombres s'accordent bien avec tout ce que nous avons dit de la valeur calorifique relative des diverses sortes de houilles.
En France, les charbons gras à courte flamme se rencontrent, outre le Greusot, vers la base des bassins de Saint-Étienne, du Gard, de Brassac, d'Ahun, du Nord, etc. ; en Belgique, ils sont surtout abondants autour de Gharleroi; en Angleterre, dans le pays de Galles et plus spécialement auprès de la ville de Gardlff.
5** Houilles maigres ou anthraciteuses. Ces houilles maigres forment le passage aux anthracites proprement dites. Elles sont noires; habituellement sillonnées de stries ternes. La cohésion est encore faible, mais elle tend pourtant à croître de nouveau dans les échantillons qui se rapprochent des anthracites compactes. Leur densité est générale-ment comprise entre 1,35 et 1,fO; le poids du mètre cube en morceaux atteint 850 kilog. Ces houiUes s'enflamment difficilement et brûlent avec flamme courte, de faible durée et presque sans fumée. Souvent elles décrépitent au feu, comme les anthracites, ce qui rend leur emploi assez difficile.
A la distillation, le» houilles maigres donnent un coke à peine agglutiné et même pulvérulent. En morceaux, on peut employer ces houilles à l'état cru dans les hauts fourneaux; c'est le cas dans la partie occidentale du pays de Galles.
La composition élémentaire des houilles maigres est donnée au ta-
0 + Az
bleau de la page 700, composition qui conduit pour le rapport — g— à
un chiffre plutôt inférieur que supérieur à 1. La distillation fournit :
Coke 82 à 90
Eau ammoniacale 1 k 0 | ^^^.^^^^ ^^^^^.j^^
Bitume 5a â> jo>.ja
Gaz. . 12 à 8 1 *^^*^-
Le pouvoir calorifique des houilles maigres paraît compris entre 9200 et 9500 calories; c'est du moins ce qui résulte des deux expériences de M. Scheurer-Kestner sur les houilles maigres du Creuset (page 696), ainsi que des expériences de vaporisation, qui semblent conduire à une valeur calorique un peu moindre que pour les houilles grasses à courte flamme. Il est vrai que cette moindre valeur peut tenir en partie aux difficultés que l'on éprouve lorsqu*on veut faire brûler les houilles maigres sur des grilles. 11 faut, autant que possible, les ré» server pour la fabrication des agglomérés, ou la proportion des combustibles gazeux.
Le tableau de la page 702 contient les résultats des analyses élémentaires de quelques houilles maigres* Les deux dernières houilles de ce tableau passent aux anthracites proprement dites. La limite précise entre les deux classes de combustibles est impossible à tracer.
Les essais de vaporisation ont donné, pour la houille anthraciteuse
du Creusot, à l'état pur, 9Si5, et, à Tétat marchand tenant 10 à 11 p. 100 de cendres, 8^,12.
Les essais faits, en Angleterre, sur les houilles maigres du pays de Galles, à 5 ou 6 p. 100 de cendres, conduisent à des nombres variant le plus souvent entre 8\$0 et 9^,50 d'eau vaporisée. C'est un peu moins que les houilles grasses à courte flamme, mais cela provient en partie de l'impossibilité de pouvoir brûler, d'une façon complète, les charbons maigres sur une grille.
Les houilles tout à fait maigres sont assez rares en France. On peut citer la lisière nord du bassin de Valenciennes, les bassins de la Sarthe, du Roannais et de la basse Loire, certaines parties des bassins du G&rd, de la Creuse, etc.
En Belgique, on peut mentionner Charleroi, et, en Angleterre, le district ouest du pays de Galles (environs de Swansea et de liertbyr- Tydwill). Les houilles maigres abondent dans l'Etat de Pensylvanie, aax États-Unis.
Résumé. Nous indiquons, dans le tableau suivant, les propriétés caeactéristiques des cinq classes de houilles (le pouvoir calorifique industriel est indiqué par le poids de l'eau à 0** vaporisée à 112'', par kilo* gramme de houille pure brûlée).
CLÂ8SB8 OU TTPES
des houilles proprement dites.
1* Houilles êècksi à longue flamme
i^ Honilles groises à longue flamme (cliaibons à gaz).
PaOPOBTIONS
par iOO de houille pure
en coke.
3* Boni lies grasses proprement dites (charbons de forge), .
4^ Houilles grasses à courte i 74 x o«
flamme (ch irbons i coke). ) '*^^^
5« Houilles maigres ou anthra- / qo i ûa
citeuses.. i **^*®
en matières volatiles.
lUTOU
et aspect dacohe.
POUTOIB CALOlinOUI
(U houille pare).
Aéel.
calories Palvémlent 45140 { OU légèrement 8000 à 8500 * fntté.
Complètement \
aggloméré et le I
40 à 32 l pins souvent >8500à8800
fondu, I
mais poreux. /
( Fondu 1
et plus 00 moins } 8800 à 9300
hoorsouflé. I
eomp:;;-.. 1»300»..00 l>g«reiiient j
ISilO ^1 J"^^i ,> 9200 19500 ' J le pins souvent ( ^ * *^
( pulTéiident. 1
Indastriel.
32à26 26il8
kilog.
8,40 i 9,20 9,t0il0
632. Essais calorimétriques des combustibles. Pour déterminer la quanlité totale de chaleur développée par la combustion complète d'un combustible, on se sert du calorimètre que Favre et Silbermann ont fait établir pour leurs Recherches sur les quantités de chaleur dégagées dans les a^ fions chimiques et moléculaires {Anfiades de physique et de chimie f 1852).
C'est de ce calorimètre que se sont servis MM. Scheurer-Keslner et Meunier pour déterminer la chaleur de combustion de la houille (Annales de physique et de chimie^ 4870 et 1872).
Après avoir obtenu un échantillon moyen représentant réellement le combustible que l'on veut connaître, et Tavoir finement broyé à la meule et desséché vers 120 ou 125% on en introduit 1/2 gramme dans la nacelle en platine du calorimètre, et on le brûle à Taide d'un courant d'oxygène, ou, pour de certaines houilles, à l'aide d'un courant formé d'un mélange de 0,60 d'oxygène pour 0,40 d'azote. Le courant gazeux doit avoir une vitesse assez grande pour maintenir la combustion très vive.
Le calorimètre donne la chaleur totale produite par le combustible. Un tube Liebig recueille séparément l'eau et Tacide carbonique provenant de la combustion; ce qui permet de doser l'hydrogène et le carbone contenus dans le combustible. Les cendres sont déterminées par la pesée de la nacelle de platine après la combustion. Le dosage de l'azote donne de 1/2 à 1 p. 100 de la houille brute. Retranchant du combustible la somme des proportions des éléments précédents, on a la proportion d'oxygène,
533. Analyse immédiate des houilles. Pour la classification des houilles de la Loire {Annales des mines ^ 1852), Gruner s'est conlenlé de l'analyse immédiate^ qui consiste dans la détermination des proportions respectives de coke, de matières volatiles et de cendres.
Toutes les houilles ont été essayées, par calcination, dans un creuset de platine bien fermé, lui-même placé dans un creuset de terre, dont le vide était comblé avec de petits fragments de charbon de bois. Presque toujours Gruner a opéré sur 30 grammes de houille; mais pour avoir une moyenne plus exacte, il les prenait au hasard dans une masse, bien concassée et mêlée, pesant, le plus souvent, au moins 1 kilog. Le coke, provenant des 30 grammes de houille calcinée, était presque tout entier finement pulvérisé; puis 2 grammes de poudre ainsi obtenue étaient incinérés dans une capsule de platine chauffée au rouge dans la moufle d'un four de coupellàtion. On était ainsi dispensé d'agiter la matière, ce qui est toujours une cause de perte.
Distillation lente. Quelques houilles bien caractérisées de chaque classe furent, en outre, soumises à une distillation lente dans une cornue de verre. On recevait le bitume et l'eau dans une fiole tarée d'avance, et l'on tenait compte des matières retenues par le col de la cornue. On séparait l'eau, moins dense, à l'aide d'un petit entonnoir très effilé, et on la posait enfin directement dans une très petite capsule en porcelaine. Â la vérité, la matière huileuse retient toujours un peu d'eau, mais comme cette faible erreur a constamment lieu dans le même sens, les résultats obtenus peuvent néanmoins être consultés avec fruit, lorsqu'un veut apprécier le degré d'oxygénation relative des divers échantillons.
En général, Gruner a opéré ces distillations sur 15 à 20 grammes, et a constamment pesé le combustible après son introduction dans la
comoe de verre. Pour toutes ces opérations on s'est servi d'une ba^lance de précision donnant les milligrammes.
On chauffait jusqu'au ramollissement du verre, et le coke obtenu était ensuite recalciné au rouge intense dans le creuset de platine, ce qui lui faisait perdre encore 2 à 4 p. 100 de son poids.
Enfin, Gruner a opéré quelques distillations dans un tube de verre, sur environ 2 grammes, pour déterminer, sur la cuve à mercure, le volume de gaz qui se dégage d'une bouille lorsqu'on la soumet, en vase clos, à une température lentement croissante.
534. Essai des houilles industrielles au point de me de la prodactien de vapeur. M. P. Ducos, directeur de l'Association des propriétaires d'appareils à vapeur du Sud-Ouest, à Bordeaux, a fait, en 1883, une série de recherches sur la valeur relative des houilles employées dans Tindustrie, au point de vue du chauffage des chaudières et de la production de vapeur.
Les essais ont été faits avec un générateur à deux bouilleurs ayant les dimensions suivantes :
S longueur 5" 60
diamètre ^ . . 0" 94
volume 3"> 88 .
Î longueur 6" 55
diamètre 0» 60
Tolume 3"* 67
Î hauteur 0* 85
diaoïètre 0" 6â
volume 0"' 22
4« Surface de chauffe totale . . . . i ««''PS cylindrique 8"»« 26 J , ,
„ ^ I bouilleurs . . . . 24«« 60 j "^^ ^
&• Surface de chauffe directe 2"* 44
6" Volume d'eau contenu dans la chaudière 6"' 13
7« Volume total (chaudière, bouilleurs et dôme) 7"^ 77
et:
Les gaz de la combustion, avant de gagner la cheminée, avaient trois circulations : autour des bouilleurs, sur le côté droit et sur le côté gauche du corps cylindrique.
Les expériences ont duré pendant cinq journées de dix heures, et ont été faites par M. Ducos en pleine marche, afin d'éviter les variations dues à réchauffement des maçonneries.
On déterminait tout d'abord au laboratoire, après une prise d'échantillon méthodique, la teneur du charbon en cendres et en humidité; puis le combustible était livré au chauffeur exactement pesé ainsi que la quantité d'eau introduite dans la chaudière. Au début de chaque essai on notait : !• la pression exacte de la vapeur après nettoyage de la
8» Dimensions de la griUe j longueur 1-30 ]
) largeur l" 00
D'où surface !■* 30
11 ^ / w surface de grille 1
11 en résulte : ^ — =
surface de chauffe totale 25
surface de chauffe directe 1 |!
surface de chauffe totale "" 13 ■!
grille; S» le niveau de Teau dans le tube du niveau. La vapeur produite était mesurée par la quantité d'eau d'alimentation fournie à la chaudière. Autant que possible, on cherchait à déterminer Texpérience avec une pression égale à la pression de début.
L'unité choisie était la quantité de chaleur nécessaire pour produire i kilogramme de vapeur à 5 atmosphères (4*^,132 de pression; avec de l'eau prise à 0*.
Les conclusions sont les suivantes :
/. — Prix des combustibles essayés {à Bordeaux»)
HoniUe de LWerpool rendue à l'usine 26 francs la tonne
— de Newcastle — 29 —
— deCardiff — 30 —
Coke k 6 7» d'humidité rendu & Tusine ... 28 —
II, — Valeur relative des combustibles au point de vue du prix de revient
des 1000 kiiog. de vapeur.
Houille de Cardiff fr, 3,838 le» i 000 lilog. de vapeur
— de Liverpool 4,876 —
Coke 5,259
Houille de Newcastle 5,26! —
Le cardifif fait donc réaliser sur le liverpool , qui vient immédiatement après lui, une économie de 21,3 p. iOO.
Si le prix payé pour le charbon était établi en raison directe de la quantité de vapeur produite, la tonne, livrée à Tusine, devrait se payer, en prenant pour base le cardifif, à 30 francs la tonne :
Pour le coke 20 fr. 37 et non 28 francs la tonne.
Pour la houille de Liverpool ... 20 fr. 40 — 26 —
Pour la houUle de Newcastle ... 21 fr. 42 — 29 —
///. — Rendement en vapeur des combustibles par kilogramme brûlé,
Cardiff. 7,816 de vapeur par kilog.
Newcastle 5,507 —
Liverpool 5,332 —
Coke 5,324 —
11 résulte donc des expériences de M. Ducos que le cardiff, bien que plus cher que les autres charbons sur les quais de Bordeaux, devient économique d'emploi, grâce à son rendement en vapeur considérable et avantageux.
535. Coke. La perte de chaleur due à la carbonisation de la houille est près de la moitié de la chaleur produite par la combustion complète de la houille.
La quantité de noir de fumée qu'on peut recueillir d'un four à coke est à peu près la 30* partie de la houille, et le poids du coke est environ moitié de celui de la houille qui l'a produit.
Le coke brûle sans flamme, en ne donnant naissance qu'à de l'acide carboniqae et de l'oxyde de carbone ; il n'y a par conséquent pas de fumée*
rr-.r»- -
Sous la plniCt le coke absorbe jusqu'à 0,50 d^eau; mais comme elle 8*évapore vite, il n'en reste finalement qne de 0,05 à 0,10.
Un mètre cube de coke, tel qu*on remploie dans les hauts fourneaux, pèse ordinairement 400 kilog. A Paris, le coke des usines à gaz pèse de 30 à 35 kilog. l'hectolitre comble, et celui qui provient des fours, de 40 à 45 kilog.
On carbonise la houille, soit en meules, comme on le fait pour le bois, soit en vase clos, comme dans la fabrication du gaz de ré4:lairage.
Les meules ont 5 à 6 mètres de diamètre sur 1 mètre de hauteur, et Topération dure de 40 à 48 heures. Au lieu de faire les tas circulaires, on leur donne de préférence la forme d*un demi-cylindre qui a de 10 à 20 mètres de longueur sur 2 à 3 mètres de largeur et 0*,60 de hauteur.
£n France, on carbonise de préférence la houille dans des fours circulaires, ou elliptiques, ou encore cylindriques, construits en briques (fours Smet, Goppée, etc.). Les charges varient de 20 à 25 hectolitres de houiile, et l'opération dure de 24 à 48 heures.
Dans les fours, le produit en poids est plus grand que dans les meules, et en volume il est plus petit. Dans les grands appareils, le volume du coke est ordinairement égal à celui de la houille; cependant pour la houille grasse le volume du coke surpasse quelquefois celui de la houille de 30 p. 100, et souvent il l'excède de 5 à 15 p. 100; mais pour la bouille maigre il est ordinairement plus petit.
Le coke fabriqué en vase clos, comme dans la fabrication du gaz de Véclairage, ne peut être employé à la métallurgie du fer.
Le coke provenant des houilles lavées (526) contient de 4 à 6 p. 100 de cendres et quelquefois moins; les autres en contiennent de 10 à 16. Selon que le coke renferme 5 ou 12,5 de cendres, sa puissance calorifique est 8080 X 0,95 = 7676 ou 8080 x 0,875 = 7070, soit pour la pratique 7600 ou 7000 (508, 539).
A Paris, le coke se vend environ 2^',30 Thectolitre comble de 35 kilog.
Perte en poids due à la disHllotion de quelques houilles, cTaprès des expériences faites à la manufacture des tabacs, par MM. Clément, Gueniveau et Lefroy.
Houille de Blanzy (Saône-et-Loire) 0,^4
Newcastle 0,393
Fléou, première variété (Mons) 0,39
Houille de Decize (Nièvre) 0,365
Id, des veines du Matbon et du Buisson (Belgique) .... 0,36
Flénu, deuxième variété 0,335
Houille dite nouvel Anzin 0,345
Id, de Denain 0,325
Id. dite ancien Anzin 0,255
Pour tous les usages, les cokes ont d'autant plus de valeur qulls laissent moins de cendres. Pour les usages domestique^, on n'emploie que des cokes légers, à cause de leur moindre prix. Les cokes à Tusage des hauts fourneaux doivent être denses et durs, qualités qu'on n'obtient que par la carbonisation lente dans les fours; la pression que le coke éprouve, pendant sa formation, par la hauteur du combustible,
