LE CHAUFFAGE

des eaux, ils ont formé une masse noirâtre, brûlant avec une flamme longue et fuligineuse. Contenant une grande quantité de matières incombustibles, la tourbe laisse, par conséquent, en brûlant une forte proportion de cendres. Ce combustible n'est guère employé que par des populations pauvres, pour le chauffage de leurs habitations.

La houille, au contraire, est le combustible industriel par excellence; il répond à tous les besoins, et ses dérivés permettent de se plier à toutes les exigences et à toutes les nécessités. On a donné un grand nombre de classifications des houilles. La plus simple et la plus commode est celle qui les distingue suivant la quantité de carbone qu'elles contiennent, depuis les houilles grasses, riches en matières étrangères, jusqu'à l'anthracite, qui contient environ 94 0/0 de carbone.

Nous aurons ainsi :

Les houilles grasses,

Les houilles demi-grasses,

Les houilles à gaz,

Les houilles maigres à longue flamme,

Les houilles maigres à courte flamme,

L'anthracite.

Les différentes houilles sont, suivant les cas, employées de préférence les unes aux autres.

l8 LA. GRANDE INDUSTRIE CHIMIQUE

Parfois, même, on les transforme en d'autres produits.

Les houilles calcinées, en effet, perdent une grande partie de leurs éléments. Ces éléments, gazeux pour la plupart, sont constitués par des corps organiques dans lesquels le carbone est associé à un élément nouveau, l'hydrogène.

L'hydrogène est, lui aussi, un combustible énergique ; il se combine à l'oxygène avec un dégagement de chaleur considérable et le produit de cette combinaison est l'eau. Un corps composé d'hydrogène et de carbone brûlera donc avec une facilité remarquable. C'est le cas de ces gaz que nous avons obtenus par distillation de la houille. Ils brûlent en donnant de l'acide carbonique et de l'eau, en même temps qu'ils fournissent de la chaleur et de la lumière. Ces gaz vont constituer, dans leur ensemble, le gaz d'éclairage.

La houille n'en sera pas perdue pour cela ; dans la cornue où se sera effectuée la distillation, nous trouverons une masse spongieuse noirâtre, beaucoup plus légère que la houille ; ce nouveau corps est le coke, parfois plus commode à employer industriellement que la houille. Il brûle bien encore, mais laisse une grande proportion de cendres, puisqu'il contient, sous un poids

LE CHAUFFAGE ICf

moindre, toutes celle delà houille qui lui a donné naissance.

Si, enfin, nous considérons tous les résidus de houille ou de coke, poussières de charbon impalpables et inemployables sous cette forme, nous pourrons encore les transformer et les rendre utilisables en les agglomérant au moyen de corps gras et en les comprimant. Le corps gras détruit par la chaleur, il ne reste plus qu'un bloc solide formant une briquette ou un aggloméré.

Citons enfin, pour mémoire, un dernier combustible qui tend à prendre une place de plus en plus grande dans l'industrie. C'est le pétrole, combustible liquide, formé, lui aussi, de carbone et d'hydrogène. On l'extrait du sol dans lequel il est répandu sous forme de nappes que l'on rencontre surtout dans le sud de la Russie et dans l'Amérique du Nord.

Tous ces combustibles, pour pouvoir brûler, doivent être mis en présence de l'air dans des appareils où un tirage excellent puisse se produire.

Ces appareils portent le nom de foyers.

Un foyer industriel se compose d'un espace où la flamme se développe, limité en bas par sa grille, en haut par la voûte, en avant et en arrière par la porte et par Y « autel ». La grille

est formée par une série de barreaux, en fonte généralement, affectant la forme de paraboloïdes. L'extrémité de ces barreaux repose sur des pièces transversales, que Ton nomme « sommiers ». Sur cette grille est convenablement disposé le combustible.

La partie située au-dessous de la grille porte le nom de cendrier, profond de 70 à 80 centimetrès, au fond duquel on dispose une bâchecontenant de l'eau ; les escarbilles, en tombant dans cette eau, vont s'éteindre et, de plus, la surface de l'eau servira de miroir au chauffeur pour voir ce qui se passe dans le foyer.

Le foyer est généralement fermé par des portes à deux ventaux, le plus petites possibles. Visà-vis de la porte se trouve un bloc de maçonnerie très élevé, qui porte le nom d' « autel » et sur lequel la flamme se rabat.

L'air arrivera dans ce foyer en proportion convenable, grâce à des portes qui augmenteront ou diminueront le tirage de la cheminée. L'épaisseur de la couche de combustible changera évidemment suivant que l'on emploiera delà houille, du coke ou de l'anthracite. Mais ces détails trop techniques n'intéressent plus que le chauffeur.

A cette description schématique d'un foyer qui, dans notre idée, serait celui d'une chaudière, nous n'avons plus qu'à ajouter par la pensée les

différentes modifications que les besoins de Tindustrie lui feront subir. Le principe reste toujours le même; nous ne trouverons que des changements de détails consistant dans un emploi plus ou moins judicieux de la chaleur dégagée.

| 2. — La grande industrie chimique.

La grande industrie chimique n'existe guère que depuis un siècle et elle a déjà envahi toutes les branches de l'activité humaine. Le nombre des produits qu'elle prépare augmente constamment; ses procédés deviennent des merveilles de rendement. Tous les jours des perfectionnements nouveaux viennent augmenter la pureté des corps obtenus et diminuer le prix de revient.

Les matières premières sont des plus répandues et des plus communes. Ce sont des minerais tels que les pyrites de fer, le salpêtre, le sel gemme, le bioxyde de manganèse, des roches comme le calcaire, souvent du charbon.

Toutes les industries que nous allons parcourir sont reliées, d'ailleurs, les unes aux autres ; elles se commandent mutuellement, et en les exposant nous ne suivrons que l'ordre logique des opérations industrielles.

Un des corps fondamentaux de l'industrie

chimique est le sel marin, corps blanc que tout le monde connaît, extrait soit de l'eau de mer, soit du sol, où il forme des amas considérables déposés par les mers jurassiques lors de l'évaporation de leurs eaux. Ce sel est formé au point de vue chimique de deux éléments : le chlore, gaz jaune verdâtre à odeur suffocante, et le sodium, métal blanc léger facilement fusible. Mis en présence l'un de l'autre, une vive réaction se produit, le gaz est absorbé par le sodium qui devient incandescent, la coloration verte du chlore disparaît, il ne reste plus qu'un corps blanc de saveur salée, inodore, comestible, le sel ou chlorure de sodium.

Je ne décrirai ici ni les marais salants d'où on le retire de l'eau de mer, ni les procédés d'exploitation des mines de Vielickza, de Stassfurth ou de Lons-le-Saulnier. C'est à peine si le cadre restreint de cet ouvrage me permet de rappeler son rôle si important dans la vie : il est indispensable à l'homme et par son chlore et par son sodium. Aussi, ne sommes-nous nullement étonnés quand nous entendons les voyageurs décrire l'avidité avec laquelle les nègres absorbent cet assaisonnement qui, pour eux, est une friandise dont ils ont le plus grand besoin.

Dans l'industrie, le chlorure de sodium est aussi indispensable par ses deux éléments . En

effet, traité par l'acide sulfurique, il va donner naissance à deux corps nouveaux: l'acide chlorhydrique et le sulfate de soude.

L'acide sulfurique ou huile de vitriol, déjà entrevu par les alchimistes, est un liquide visqueux, lourd, corrodant et détruisant les tissus organiques. C'est un corps déjà complexe, composé de soufre, d'hydrogène et d'oxygène ; il doit son nom d'acide, d'abord à sa saveur aigrelette, puis à la propriété qu'il possède d'attaquer la plupart des métaux pour former des corps bien connus, les sulfates, tels que :

Le sulfate de fer ou vitriol vert,

Le sulfate de cuivre ou vitriol bleu,

Le sulfate de zinc ou vitriol blanc.

En même temps, nous constatons un dégagement d'hydrogène; le métal a pris la place de ce corps et Ta chassé.

En présence du sodium seul, nous avons un phénomène identique : formation de sulfate de sodium ou sulfate de soude et dégagement d'hydrogène. Si nous agissons sur le chlorure de sodium, nous aurons du sulfate de sodium avec, d'une part, de l'hydrogène; de l'autre, du chlore; ces deux corps se trouvant en présence vont donner l'acide chlorhydrique, composé uniquement de ces deux éléments.

Pratiquement, on réalise d'abord la fabrica-

tion de l'acide sulfurique. Cette opération exige des usines considérables, telles que celles de Malétrat à Saint-Denis ; Kuhlmann à Lille ; Tennant à Glascow.

Le soufre nécessaire provient de pyrites de fer à moins que l'élément lui-même ne soit employé pur. Le soufre est brûlé à l'air. Les pyrites de fer, riches en soufre, sont grillées; le résultat est un gaz, l'acide sulfureux, le même que celui qui se dégage dans la combustion d'une allume Lie.

Cet acide sulfureux, combinaison de soufre et d 1 oxygène, est dirigé dans des séries de chambres dont les parois sont formées de feuilles de plomb reliées l'une à l'autre sans discontinuité par des soudures autogènes.

Là, il est mis en contact d'un oxydant énergique et de vapeur d'eau. Il se transforme alors en acide sulfurique que des rectifications successives dans des alambics d'abord en plomb, puis en platine, amèneront à une concentration et à une pureté suffisantes.

L'acide sulfurique ainsi obtenu est mis en contact du chlorure de sodium dans des cylindres en fonte ou dans des fours dont on élève progressivement la température jusqu'à celle du rouge sombre. On fait barboter le gaz qui se détail je dans des bassins remplis d'eau. L'acide

chlorhydrique se dissout et constitue alors sous cette forme l'acide du commerce que beaucoup appellent encore de ses anciens noms : esprit de sel ou acide muriatique.

Poursuivons notre étude : abandonnons pour un instant le sulfate de soude que nous avons obtenu et occupons-nous de l'acide chlorhydrique; nous le savons composé d'hydrogène et de chlore. Or, l'hydrogène peut se combinera l'oxygène pour former de l'eau. Si donc nous parvenons à oxyder l'acide chlorhydrique, nous mettrons du chlore en liberté. Le résultat est obtenu par Femploi d'un minerai riche en oxygène, le bioxyde de manganèse, terre noirâtre et friable. Chauffé enprésenced'acidechlorhydrique, il donnera naissance à du chlore sous la forme d'un gaz ver dâtre à odeur suff ocan te, mais doué de propriétés désinfectantes et décolorantes énergiques. Le chlore est donc un corps utile et d'une application fréquente. Pour le mettre sous une forme plus maniable et plus commode que la forme gazeuse, on le fera entrer en combinaison instable avec des alcalis tels que la soude, la potasse ou la chaux. Ces combinaisons portent les noms bien connus d'eau de Javel, eau de Labarraque, chlorure de chaux. Elles sont employées dans l'industrie et dans l'économie domestique, comme décolorants et désinfectants. Les

hygiénistes en recommandent l'emploi constant comme une excellente mesure prophylactique contre la tuberculose, la fièvre typhoïde, le choléra. Cet emploi consiste à recevoir les crachats et les déjections des malades dans des réservoirs de chlorure de chaux.

Le sulfate de soude, que nous avons précédemment obtenu, est alors traité dans le but de nous fournir le carbonate de soude, les « cristaux » du commerce.

Pour cela, mélangé à du charbon et à de la la craie ou carbonate de chaux, on le calcine dans des fours à réverbère. On lessive la masse et, par cristallisation du liquide qui en est résulté, on obtient le carbonate de soude impur.

Fig. i. — Four à réverbère pour la préparation du sulfate de soude.

Ce procédé, dit procédé Leblanc, n'est pas le seul employé. On peut, en effet, retirer le carbonate de soude des cendres de végétaux marins,

de la même façon que la potasse, des végétaux terrestres. On peut encore faire agir l'acide carbonique de la craie ou carbonate de chaux sur de l'ammoniaque. On obtient du carbonate d'ammoniaque qui décompose facilement le chlorure de sodium (sel marin) en donnant, du chlorhydrate d'ammoniaque et du carbonate de sodium. Ce procédé, dit procédé Solway ou procédé à l'ammoniaque, donne des corps beaucoup plus purs] que le procédé Leblanc, et comme il est très économique, il tend de plus en plus à remplacer tous les autres.

Mais, dans cette industrie, on a besoin d'ammoniaque; il faut donc se le procurer en grande quantité.

Les anciens le retiraient de la fiente des chameaux, les alchimistes distillaient des cornes de cerf. Tous ces procédés sont loin d'être prati-* ques. De nos jours, on extrait la plus grande partie de l'ammoniaque employée de l'urine fermenté^.

Nous savons que les organismes sont composés de matières azotées, les albuminoïdes, qui, par leur combustion donnent de l'acide carbonique. Que devient donc l'azote, lorsque l'albumine se détruit; il s'élimine sous la forme d'urée, principe quaternaire fort simple que Ton peut comparer à du carbonate d'ammoniaque privé d'eau.

L'ammoniaque, en effet, est fort riche en azote; elle en contient les i4/*7 de son poids, le reste étant de l'hydrogène.

L'urée, étant du carbonate d'ammoniaque déshydraté, a une teneur en azote d'environ 5o o/o. Elle pourra reprendre l'eau qui lui manque et former du carbonate d'ammoniaque, cela sous l'influence du ferment urinaire.

Ce ferment, analogue à ceux que nous trouverons constamment dans le chapitre suivant, est un organisme élémentaire qui en vivant transforme l'urée et l'hydrate.

Le carbonate d'ammoniaque ainsi obtenu, distillé sur la chaux, donne de l'ammoniaque que l'on fait dissoudre dans l'eau.

Enfin quelques corps azotés présentent encore un grand intérêt : l'acide azotique et les azotates sont indispensables à la fabrication des explosifs.

L'azotate le plus important est l'azotate de potasse, le salpêtre, qui entre pour une grande part dans la fabrication de l'ancienne poudre. Ces nitrates (autre nom que l'on donne aux dérivés de l'acide azotique) se rencontrent sous la forme d'efflorescences qui se déposent sur les murs humides des caves. En Amérique, on trouve des bancs considérables formés presque exclusivement de nitrate de soude. Ce corps est

transformé soit en acide azotique, soit en nitrate de potasse.

En traitant le nitrate de soude par l'acide sulfurique, on obtient du sulfate de soude et de l'acide azotique, l'eau-forte du commerce, qui sert à graver sur cuivre, ou à fabriquer des dérivés nitrés tels que la nitro-glycérine, etc.

En traitant le nitrate de soude en solution par du chlorure de potassium, on obtient du chlorure de sodium et du nitrate de potasse ou salpêtre, lequel, mélangé à du soufre ou à du charbon, constitue la poudre de chasse et l'ancienne poudre de guerre.

De nos jours, les poudres que les hommes ont imaginées pour s'entre-détruire sont composées en majeure partie de dérivés nitrés organiques analogues au fulmi-coton, à la nitro-glycérine, etc. Le nitrate de potasse employé par nos pères présentait le grand inconvénient de produire une fumée intense, d'encrasser l'arme et de ne pas posséder une force d'expansion assez grande.

La dynamite, si employée de nos jours, surtout pour les travaux de mines, est de la nitroglycérine que l'on a mélangée à un sable siliceux, le kieselguhr, qui lui sert de véhiculé et lui donne plus de stabilité. La nitro-glycérine pure est en effet un explosif si violent que la moindre trépidation détermine la déflagration. La dyna-

3o LÀ GRANDE INDUSTRIE CHIMIQUE

mite, beaucoup moins dangereuse, ne fait explosion que lorsqu'on fait détoner près d'elle une capsule de fulminate de mercure.

La plupart des corps que nous venons de voir sont des dérivés de corps métalliques, tels que le sodium et le potassium : métaux que Ton peut conserver à l'air seulement sous une couche de naphte; leur étude est donc un acheminement vers celle des métaux vrais, dont la préparation et la mise en œuvre constitue la métallurgie.

| 3. — La Métallurgie.

La métallurgie ne comprend pas seulement le traitement des minerais pour l'obtention du métal, mais elle étudie encore le minerai lui-même, et, par cela, elle touche à la minéralogie ; puis, elle étudie le procédé d'extraction des minerais,, leur mise en œuvre, et seulement alors leur traitement, enfin la mise en œuvre et les transformations du métal obtenu.

Les minerais sont de toute nature. Quelques métaux existent même à l'état natif; ce sont d'ailleurs les plus anciennement connus ; c'est l'or, c'est l'argent, c'est le cuivre, voire même le fer. Les oxydes, les carbonates sont fréquents etconstituent d'excellents minerais. Les sulfures,, encore plus répandus, sont moins commodes et

donnent des rendements moins bons. Enfin quelques chlorures tendent à prendre, grâce à Péleo tro-métallurgie, une importance de plus en plus grande.

Le traitement des minerais d'or, l'exemple le plus typique des métaux natifs, va donc consister simplement à débarrasser le métal de la gangue généralement quartzeuse qui l'empâte.

La nature s'est même chargée souvent de faire cette opération ; c'est ainsi que tous les fleuves qui charrient l'or ont eux-mêmes désagrégé la roche aurifère. La vase de ces fleuves est alors lavée

Fig. 2. — Concasseur ou bocard.

avec soin, et l'or pur reste à la fin du lavage, débarrassé de toute souillure.

Lorsque le minerai n'est pas désagrégé, il

faut le broyer et, pour cela, on emploie des concasseurs, généralement mécaniques, qui broient le quartz aurifère. Les concasseurs sont encore employés dans l'exploitation des autres minerais, mais le traitement est loin d'être aussi simple. Il faut d'abord exploiter la mine. Le filon métallifère est généralement exploité en galerie, et le minerai est arraché des roches qui l'encastrent, à l'aide du pic et du marteau. Arrivé à la surface du sol, il est soumis à un triage à la main qui sépare le mieux possible le minerai de la gangue. Puis on broie grossièrement ce minerai au moyen de cylindres concasseurs, enfin on le soumet au bocardage qui le pulvérise complètement. Les bocards sont des sortes de pilons munis de grosses et lourdes têtes rangées en lignes sur le même arbre de couche, habituellement mû par une chute d'eau. La poudre ainsi obtenue est alors versée soit dans des caisses dites « à tombeaux », soit sur « tables dormantes ». Dans les deux cas, un courant d'eau vient entraîner les particules les plus légères et le minerai purifié reste au fond de l'appareil. Si le minerai est un oxyde, il est traité directement; si c'est un sulfure, il est transformé en oxyde par un grillage préalable. C'est par cette opération, le grillage des pyrites ou sulfures de fer, que nous avons vu donner naissance à l'acide

sulfureux dans la préparation de l'acide sulfurique.

Considérons donc le minerai oxyde et pre-

Fig. 3. —Haut fourneau.

nons comme exemple le minerai de fer. Les oxydes sont transformés en fer métallique par réduction au moyen du charbon; c'est là ertcore une véritable combustion dans laquelle l'oxygène a été fourni par le minerai et a brûlé le charbon

en le transformant en acide carbonique. Cette opération se fait le plus généralement dans un haut-fourneau. Le haut-fourneau est un creuset colossal formé par deux troncs de cône réunis par leur grande base, terminé à la partie supérieure par une cavité rectangulaire, le « creuset » proprement dit, dans lequel le métal viendra s'accumuler. Entre le creuset et le tronc de cône inférieur est disposée une partie intermédiaire, T « ouvrage», sur les parois de laquelle s'ouvrent les tuyères destinées à insuffler dans le hautfourneau Pair qui brûlera le charbon. La partie inférieure comprise entre le ventre et l'ouvrage porte le nom d' « étalage » ; la partie supérieure porte le nom de cuve; enfin la partie rétrécie est le'« gueulard », qui forme l'orifice supérieur du haut-fourneau. La partie inférieure ou « dame » est perforée d'un orifice, le « trou de coulée », luté ordinairement par un tampon d'argile. Dans les étalages et la cuve, on dispose des couches alternées de charbon et de minerai, on allume le haut- fourneau; toute la masse devient incandescente, le métal coule dans le creuset. Au fur et à mesure que la masse descend, on introduit d'une manière continue, ininterrompue, des charges successives de charbon et de minerai , et cela jour et nuit, aussi longtemps que dure le hautfourneau; une ou deux fois par vingt-quatre

LA METALLURGIE

heures on brise le lut d'argile du trou de coulée, et le métal s'échappe eu une gerbe de liquide incandescent. Ce métal n'est pas encore du fer pur : il contient du carbone, du silicium, d'autres impuretés : c'est la « fonte ». Pour obtenir du fer, il faut brûler ces matières.

Dans le four à puddler, l'oxydant qui permettra cette combustion est l'oxyde de fer lui-même que l'on ajoute à la masse. Dans le convertisseur Bessemer, énorme cornue mobile autour de son axe, c'est l'ai qui, insufflé avec force dans toute la masse, brûle toutes les impuretés qui souillent encore le métal.

Lorsqu'on emploie le convertisseur, on n'obtient jamais un métal absolument pur. On lui laisse encore deux à trois millièmes de carbone, et ce fer légèrement carburé porte alors le nom d'acier.

Si nous avions envisagé la métallurgie du cuivre, nous aurions vu qu'elle s'appuyait encore sur les mêmes principes. C'est toujours une réduction d'oxyde par le charbon. Les minerais cuivriques transformés par des grillages succes-

, 4. — Cornue Bessemer.

sifs en oxyde de cuivre, sont fondus en énormes masses qui sont débarrassées de l'oxygène qu'elles contiennent par brassage avec du bois vert ou toute autre matière riche en carbone.

De nos jours, cependant, de nouvelles méthodes tendent à s'introduire de plus en plus dans l'industrie. L'électro-métallurgie est devenue une opération courante qui s'applique maintenant à un grand nombre de métaux.

Lorsqu'on fait passer un courant électrique à travers un sel métallique fondu, par exemple du chlorure de sodium, on recueille, d'un côté du chlore, de l'autre du sodium qui vient brûler au contact de l'air. Si, au lieu d'un métal combustible, nous cherchons à obtenir un métal peu altérable à l'air, l'opération devient très facile. C'est ainsi que l'aluminium est de nos jours obtenu en faisant passer un courant électrique dans une masse fondue de cryolithe, minéral qui renferme entre autres éléments du fluorure d'aluminium. Le magnésium est obtenu de la même façon.

Enfin, le raffinage du cuivre se fait encore par voie électrolytique. Le courant électrique décompose le sulfate de cuivre en acide sulfurique r qui se rend au pôle positif, et en cuivre, qui se dépose au pôle négatif. Cette opération s'appelle électrolyse. Industriellement, on la pratique en plaçant au pôle positif une masse de

cuivre non raffiné qui est peu à peu attaquée par l'acide sulfurique du sulfate de cuivre électrolysé. Ce sulfate de cuivre sera donc sans cesse remplacé, et le cuivre se déposera d'une manière continue au pôle négatif.

Les métaux enfin peuvent présenter des propriétés nouvelles lorsqu'on les mélange.

L'association intime de deux ou plusieurs métaux fournit les alliages, véritables métaux composés, doués de propriétés sensiblement différentes de celles de chacun de ses composants.

On obtient alors des corps plus flexibles, plus tenaces, plus légers ou plus malléables que les métaux fournis par la nature.

On prépare généralement ces alliages en fondant ensemble les métaux que l'on veut allier. Les matières d'or et d'argent sont rendues plus dures et plus propres à la confection des monnaies et des bijoux par l'addition d'une certaine proportion de cuivre. Le bronze de la monnaie de billon contient du zinc, du cuivre, del'étain.

Le bronze d'aluminium renfermant 900 de cuivre pour 100 d'aluminium est remarquable, d'une part, par sa couleur jaune d'or ; et, d'autre part, par sa légèreté. Le laiton, le maillechort, le métal anglais, les caractères d'imprimerie sont encore des alliages plus complexes.

Avec eux nous terminons ce passage rapide

à travers un grand nombre d'indus tries. Là où elles se rassemblent, une activité dévorante se manifeste. Les centres miniers ont attiré autour d eux les usines qui en dépendent. C'est ainsi que Lille, placé au milieu d'un riche bassin houiller, a attiré non seulement des métallurgies, mais encore toutes les industries chimiques : des brasseries, des distilleries, etc. Tout ce qui dépend de la houille et du fer vient s'accumuler autour de la mine qui fournit le combustible.