HOUILLE

Les houilles sont de beaucoup les plus importants des combustibles industriels. On compte quMl existe à la surface de la terre I million de kilomètres carrés de gisements houillers ; l'Europe, qui n'en détient que 20.000, fournit cependant les trois quarts de la production totale.

La houille se présente en couches stratifiées, alternées avec des schistes, dont l'épaisseur atteint très exceptionnellement 4 m. On exploite encore des couches de 0,40 m. ; on peut prendre I m. pour Tépaisseur moyenne des couches exploitées. Un terrain houiller où l'épaisseur totale des couches superposées est de 10 m., ce qui n'est pas rare, contiendra, 100.000 t. de houille pjr hectare. Cette abondance des houilles et leur bas prix de revient, 10 à 20 fr. la tonne sur le carreau de mine, les font employer sur une très grande échelle, aussi bien pour le chauffage domestique que pour d'innombrables opérations industrielles.

Propriétés. — Les houilles sont plus anciennes que les lignites et se rencontrent à la base des terrains secondaires.

En général leur couleur est noire avec un éclat brillant pour les morceaux, et brun foncé pour les poussières. Les variétés de houilles voisines des lignites sont moins noires que les houilles proprement dites-

La cassure présente des aspects variables, elle est fibreuse, lamelleuse ou lisse pour les houilles les plus récentes et les plus

gazeuses, elle devient conchoïdale pour les houilles an t h raciteuses plus anciennes.

Le poids spécifique des houilles peu chargées de cendres, varie dei,25ài,35;le poids du mètre cube pour la houille en morceaux varie de 700 à 900 kg. Pour les anthracites, le poids du mètre cube dépasse parfois i t. et leur poids spécifique est compris entre 1^40 à 1,75.

La composition des houilles varie entre des limites assez resserrées. La proportion d'hydrogène est à peu près fixe et égale à 5 0/0, mais la proponion d*oxygène,plus variable, peut aller de 4 i 12 0/0.

Matières volatiles. — Sous l'action de la chaleur, les houilles se décomposent en dégageant des matières volatiles, renfermant rhydrogène et Toxygène du charbon. Les produits de la distillation comprennent trois parties différentes : de Teau légèrement ammoniacale, contenant la majeure partie de Toxygène de la houille, des goudrons mélangés de carbures d'hydrogène peu volatils, et enfin des gaz combustibles, employés souvent pour Tédairage, composés d'hydrogène et de différents carbures gazeux.

Ces matières volatiles jouent un grand rôle dans la combustion de la houille, dont l'allumage est d*autant plus facile et la flamme d'autant plus longue que la proportion de ces matières volatiles est plus considérable. Les houilles riches en matières volatiles sont d*un emploi particulièrement facile dans un grand nombre d'opérations de chauffage.

On serait tenté, à première vue, de chercher une relation entre la teneur en hydrogène des houilles et la quantité de matières volatiles qu'elles donnent à la distillation. Il n'existe aucune relation semblable! la teneur en hydrogène, comme on Ta indiqué plus haut, est sensiblement la même dans toutes les variétés de houille. L^oxygène au contraire, est le facteur essentiel dont dépend la quantité des matières volatiles; leur proportion totale varie de 10 à 40 0/0 du poids de la houille, quand la teneur en oxygène varie de 4 à 12 0/0.

ï88 INTRODUCTION A LÈTUDE DE LA MÉTALLURGIE

Agglomération. — Certaines houilles ont la propriété de s'agglomérer sous Faction de la chaleur avant de commencer à se décomposer; elles éprouvent vers 350° une demi-fusion, suffisante pour permettre le collage de fragments différents, pourvu xju'ils soient un peu pressés l'un contre l'autre. Cest là une propriété très utile pour un grand nombre des applications de ces combustibles. Elle permet aux menus de se souder ensemble, et les empêche ainsi de passer à travers les barreaux dans la combustion sur grille ; dans les fours à coke, elle permet la formation «les morceaux compacts de grosse dimension^ indispensables pour le travail des hauts-fourneaux.

Cette matière agglomérante, possédant le même point de fusion dans toutes les houilles, doit avoir partout la [même composition, sa proportion seule variant et pouvant même s'annuler chez les charbons qui ne collent pas. Toutes les tentatives faites pour isoler cette matière et en déterminer la composition ont échoué; la plupart des dissolvants mécaniques sont sans action sur la houille. Cependant, la pyridine, employée à chaud, permettrait, 4'après M. Bedson, d'arriver à dissoudre jusqu'à 25 0/0 du poids de la houille, mais il n'est pas facile de séparer la matière ainsi dissoute du poussier de charbon resté en suspension dans le dissolvant.

Le pouvoir agglomérant est très variable suivant la nature des houilles. Celles qui renferment le plus de matières volatiles, et par suite sont voisines deslignites; donnent un coke non aggloméré ; les houilles moins riches en matières volatiles donnent au contraire un coke très dur ; enfin, les houilles les plus maigres, voisines des anthracites et pauvres en matières volatiles, donnent encore un coke peu aggloméré. On a donc, dans la série continue des houilles, aux deux extrêmes, des houilles maigres donnant de mauvais coke et au centre, des houilles grasses donnant de bon coke.

Il est intéressant de comparer par des mesures quantitatives cette qualité des différentes houilles et de ne pas se contenter d'appréciation à l'œil. M. Camperedon a proposé dans ce but de

COMBUSTIBLES NATURELS l8^

mêler la houille pulvérisée avec des quantités croissantes de sable de Fontainebleau, et de soumettre le mélange à la calcination en creusets fermés ; on détermine la plus forte proportion de sable qui permette encore l'agglomération de la masse. Telle houille pourra agglomérer 5 fois son poids de sable, telle autre, i fois seulement.

Pouvoir calorifique. — Le pouvoir calorifiquedes charbons est évidemment une de leurs propriétés les plus importantes, mais il varie très peu pour les difïérentes qualités de houille, abstraction faite des cendres, bien entendu. Les variétés maigres extrêmes, soit à courte, soit à longue flamme, ont le même pouvoir calorifique, de 8200 Cal. au kilogramme, et les houilles grasses intermédiaires atteignent au maximum un pouvoir calorifique de 8700 Cal. En admettant uniformément, pour toutes les variétés de houille, un pouvoir calorifique de 8 500 Cal., abstraction faite des cendres, on ne commet dans aucun cas d'erreur supérieure à 5 0/0. On comprend ainsi pourquoi les mesures des pouvoirs calorifiques ne présentent pas un bien grand intérêt pratique, malgré l'importance tout à fait capitale du pouvoir calorifique.

On a proposé de nombreuses formules empiriques pour représenter le pouvoir calorifique des houilles en fonction, soit de leur composition élémentaire, soit de leur teneur en matières volatiles; elles permettent, en dehors de toute mesure calorifique, de connaître ce pouvoir calorifique dune façon un peu plus précise que lorsque Ton se contente d'admettre sa constance. L'erreur à craindre peut alors tomber de 5 0/0 à 2 0/0 environ ; en fait, les seules formules utiles sont celles qui' s'appuyent sur la teneur en matières volatiles ; celles qui supposent la connaissance de la composition élémentaire sont dépourvues d'intérêt pratique, parce qu*il est beaucoup plus difficile de faire l'analyse complète d'une houille, que de déterminer son pouvoir calorifique.

Olatsifleatioii. — La classification des houilles, faite au point de vue industriel, doit tenir compte avant tout des qualités les

plus importantes au point de vue de l'emploi ; ces qualités sont au nombre de quatre : proparlion de matières volatiles, dont dépend la longueur de la fiimtnc; pouvoir agglomérant, dont dépend la qualité du coke ; proportion de cendres et grosseur des morceaux. Ces deux dernières conditions sont d*une importance tout à fait prépondé* rante et influent considérablement sur la valeur marchande des charbons, mais elles dépendent de circonstances accidentelles, variables dans un même gisement d'une région à l'autre de la couche et en outre des conditions d'abatage et de triage ; elle n'ont donc pas à entrer en ligne de compte dans une classification des houilles, d'après leur nature intrinsèque.

Les deux qualités relatives à la proportion de matières volatiles et au pouvoir agglomérant dépendent, comme nous l'avons indiqué plus haut, de la teneur en oxygène, c'est donc cette teneur en oxygène qui doit être la base de la classification. Le tableau suivant résume la classification la plus généralement adoptée.

Variétés G H 0-fAr

Houille maigre à longue flamme (charbon à vapeur) . ... 80 à 84 5,5 13 à 10

Houille grasse à longue flamme

(charbon à gaz) 84 88 5 8 10

Houille grasse à courte flamme

(charbon à coke) 86 90 5 à 4,5 9 5

Houille maigre à courte flamme

(charbon à poêle) .... 90 93 4»5 3.5 5 3

Anthracite 95 2 42

Pouvoir Matièros Variétés calorifique rolatiles G/0 Etat da coke

Houille maigre à longue flamme

(charbon a vapeur) . . . . 8.200 35^40 à peine fritte

Houille grasse à longue flamme

(charbon à gaz) 8.600 30 35 aggloméré

Houille grasse à courte flamme (charbon à coke) 8700 16 23 — •

Houille maigre à courte flamme (charbon a poêle) .... 8.600 6 14 à peine fritte

Anthracite 8.200 3 non aggloméré

Les fxmilles maigres à longue flamme ont une couleur noire mate parfois brune; leur cassure est lisse, parfois conchoïdale. Leur poids spécifique est 1,25, le poids du mètre cube en morceaux ne dépasse pas 800 kg. L'allumage est facile; elles donnent une flamme longue, brillante et fumeuse : ce sont les charbons flambants. Ce sont les combustibles les mieux appropriés au chau£Fage des chaudières à vapeur, des locomotives.

Dans cette catégorie se rangent les couches supérieures des bassins de Blanzy et de Montceau.

Les exemples suivants sont empruntés aux recherches de M. Mahler.

Origine

Analyse élémentaire