EMPLOI DES COMBUSTIBLES SOLIDES

Les appareils dans lesquels on utilise les combustibles pour appliquer à la cuisson des poteries leur chaleur de combustion sont de deux classes :

La première comprend tous ceux dans lesquels le combustible est en contact avec la matière à cuire. On peut employer pour cet effet ou des combustibles carbonisés ou des combustibles donnant peu de flamme. On trouve un exemple de ce mode de cuisson dans la cuisson des briques ; cette méthode est d'un usage peu général ; on ne peut l'appliquer qu'à la confection d'objets communs et grossiers qui n'ont rien à redouter du contact avec le combustible et les cendres que laisse la combustion complète.

La seconde méthode comprend tous les appareils où la matière à cuire n'est pas en contact direct avec le combustible. On doit établir pour la théorie des fours à poterie des différences entre les fours à basse température et ceux à température élevée ; on doit encore distinguer les fours qui cuisent à flamme renversée. Tous ces appareils sont généralement appliqués à la cuisson des poteries , de quelque genre qu'elles soient. Nous admettrons cependant , car il nous sera facile de le démontrer plus tard , que la composition de la poterie n'est pas sans être modifiée par la nature du milieu dans lequel cette poterie est cuite , et les actions chimiques ne sont pas également énergiques pendant toute la durée de la cuisson ; il faut savoir déterminer à volonté la production de fumée, d'atmosphère neutre, d'atmosphère oxydante, suivant la variété des poteries que l'on entend fabriquer.

Les dimensions des fours à poterie sont en général assez considérables ; il convient de choisir des combustibles qui brûlent avec flamme, et si la poterie qu'on fabrique exige pour sa cuisson une

igo DIX-SEPTIÈME LEÇON,

température très-élevée, il faut que le combustible ait en outre un pouvoir calorifique considérable , et de plus une chaleur de combustion très-élevée ; car il faut , pour utiliser le combustible , que la température de combustion soit de beaucoup supérieure à celle qu'il est nécessaire de produire dans l'intérieur du four. La température de cuisson de la porcelaine est évaluée à près de i,6oo degrés ; on arrivera d'autant plus aisément à cuire cette poterie, que la différence entre cette température et celle qui est produite par la combustion du courant gazeux sera plus considérable : on comprend qu'il serait impossible avec un combustible donné d'obtenir l'effet qu'on en attend, quelle que soit la quantité qu'on en consume, si la température de combustion est inférieure ou seulement égale à celle que l'on veut atteindre.

Dans le chauffage des fours à poterie , la température de combustion doit être répartie dans un espace étendu, et cette circonstance explique la préférence qu'on accorde aux combustibles qui brûlçnt avec flamme sur ceux qui brûlent sans flamme ; le mélange des gaz combustibles produits par la distillation de la houille ou du bois avec l'air en excès se fait dans toute la capacité du four, et le maximum de température peut se répandre dans toute la capacité. Un combustible qui ne produirait que peu de matières combustibles volatiles donnerait son maximum de température à petite distance du lieu d'incandescence du combustible solide , et la température des gaz serait sensiblement abaissée, lorsqu'ils arriveraient dans l'intérieur du four.

Du reste , on pourrait faire brûler avec flamme des combustibles comme le coke et l'anthracite , en faisant arriver sur le charbon incandescent une petite proportion de vapeur d'eau. Celle-ci donne au contact du charbon, à la température rouge, de l'acide carbonique et de l'hydrogène qui ne se mélangent complètement à l'air qu'assez loin du foyer et qui s'y brûlent en prolongeant la flamme. Mais cette combustion , accompagnée de flamme et de vapeur d'eau, pourrait avoir quelques inconvénients pour la cuisson des poteries composées dont la glaçure pourrait subir quelques avaries.

La production de la fumée est variable avec la température du four et l'état du combustible dans le foyer. Dans les fours dont la température est élevée , on ne remarque généralement de fumée que lors du chargement de la grille. Le charbon très-divisé con-

stituant la fumée se dissout dans l'air en excès et dans Tacide carbonique, qui se transforme en oxyde de carbone ; au moment du chargement, le refroidissement du gaz, par le fait de la distillation , abaisse au-dessous de la température nécessaire à leur combustion complète les produits de la distillation incomplètement brûlés.

La fumée entraîne donc une perte notable dans le rendement en calories que pourrait produire le combustible; elle a de plus un inconvénient très-grave pour la réussite de certaines fabrications qui doivent cuire dans une atmosphère oxydante ou neutre. II peut être utile de la brûler aussi complètement que possible ; on opère alors la combustion d'une manière plus satisfaisante en renversant la flamme : ce mode est dit à flamme renversée. On en fait un usage général pour la cuisson des faïences et des porcelaines lorsqu'on cuit au bois. On peut encore la brûler d'une manière plus complète lorsqu'on a le soin de laisser entre les parois du four ei le bois dont les alandiers sont chargés un espace libre par lequel l'air en excès pénètre en nappe qui rencontre les premiers produits de la distillation.

Dans la combustion à flamme renversée, le combustible, qui est sec et débité sous forme de petites bûchettes , se trouve maintenu par ses deux extrémités sur deux petites portées réservées sur la bouche du foyer ; l'air s'introduit de haut en bas , et , avant d'arriver dans l'espace qui contient les pièces à cuire, il traverse d'abord le bois qu'on vient de charger, puis le charbon qui se trouve au-dessous. Les produits de la distillation du bois sont donc obligés de traverser, en môme temps que l'air non brûlé , du charbon incandescent.

On comprend aisément que la théorie de la combustion , telle que nous venons de l'indiquer, n'explique pas tous les phénomènes qui se passent dans les fours ; dans ces appareils , on obtient généralement une combustion assez complète : la combustion donne cependant un mélange de vapeur d'eau, d'acide carbonique, d'oxyde de carbone et de gaz azote. L'oxyde de carbone peut provenir du carbone de la fumée dissous par l'acide carbonique produit pendant la combustion sur le foyer. Mais il peut provenir aussi de la transformation du même acide par le carbone incandescent lorsque les gaz ont à traverser une certaine épaisseur de braise. L'étude

i9'2 • DIX-SEPÏIÈME LEÇON,

de ce qui se passe dans ces circonstances permet d'expliquer quelques faits de la pratique des fours.

Lorsque Vair traverse une épaisseur un peu considérable de charbon , l'oxygène de l'air en s'introduisant dans le fourneau forme d'abord de l'acide carbonique qui , traversant une seconde couche de combustible incandescent, se transforme en oxyde de carbone. Ce fait, observé dans la marche des hauts fourneaux, a donné la théorie de ce qui se passe dans ces appareils. Cette réaction de l'acide carbonique sur le charbon est accompagnée d'un abaissement de température; on peut le démontrer par le calcul.

D'après Dulong, i litre de vapeur de carbone pesant i^'',o77 donne en se tranformant en 2. litres d'acide carbonique 7,858 calories ; ces 2. litres d'acide carbonique prendront i litre de vapeur de carbone ou i^% 077 pour 4 litres d'oxyde de carbone, qui développeront, par leur combustion complète, i2,5ao unités de chaleur.

.Ainsi donc 7,858-+- 1 a, 620 = 20,378 calories produites par la combustion complète de 2 litres (2*'",i54) de vapeur de carbone. Or ces 2 litres de vapeur de carbone, en se transformant directement en acide carbonique, n'auraient produit que 2 x 7,858 ou 1 5,7 16 calories. On en conclut nécessairement que la différence 4,662 représente la quantité de chaleur rendue latente par la transformation de 2 litres d'acide carbonique en 4 litres d'oxyde de carbone.

Il résulte de ce calcul que le combustible solide en couche épaisse donne lieu d'abord à de l'acide carbonique avec température trèsélevée, puis à de l'oxyde de carbone avec abaissement de température. On voit de quelle importance il est dans tous les fours qui doivent cuire des poteries réfractaires de ne pas charger les grilles d'une épaisseur trop grande, puisqu'il en résulte un abaissement de température du cgurant , à cause de la formation de l'oxyde de carbone.

Les actions de cette nature sont surtout intenses lorsque les foyers sont alimentés avec du bois. Le charbon de bois incandescent qui reste sur la grille transforme l'acide carbonique en oxyde de carbone beaucoup plus rapidement que ne le ferait le charbon provenant de la combustion de la houille. La porosité des charbons de bois explique ce fait. D'après M. Mitscherlich, le diamètre

PYROTECHNIE CÉRAMIQUE. igS

moyen des pores du charbon de bois est d'environ jIj de millimètre. En comparant le poids du charbon sec au poids du même charbon imbibé d'eau et au diamètre des pores, M. Mitscheriich a calculé que la surface totale des cellules, dans un morceau de charbon de bois qui pesait o^^qSôS, était d'environ 8 mètres carrés. Comme les gaz peuvent pénétrer dans les pores du charbon , on voit que sous un faible volume , il leur offre une surface très-considérable, et que, par conséquent, l'action chimique peut s'effectuer tout entière dans un espace peu étendu. Le coke est loin de présenter une porosité comparable à celle du charbon de bois. Aussi les résultats obtenus avec les deux espèces de carbone sontils essentiellement différents. [Recueil des travaux scientifiques de M. Ebelmen, tome II, page SgS.)