Uislillatiou. — Le résidu de la distillation des combus

COMBUSTIBLKS FOSSILES 37

tibles fossiles s'appelle coke. Ce coke est tantôt pulvérulent, tantôt plus ou moins aggloméré : dans ce dernier cas, il se prête à des usages industriels très importants. La propriété de donner un résidu aggloméré se nomme pouvoir collant. Elle tient à la présence des hydrocarbures, et par suite varie avec la proportion d'hydrogène non combiné à Toxygène, c'est-à-dire avec la quantité :

Le pouvoir collant est nul chez les lignites et les anthracites, maximum chez les houilles grasses.

Les autres produits de la distillation sont des eaux, des matières goudronneuses et des gaz ; leur proportion varie en sens inverse de celle du carbone fixe. Les eaux provenant des lignites sont légèrement acides ; celles des houilles sont ammoniacales. Le gaz est d'autant plus éclairant qu'il contient plus d'hydrocarbures ; mais le pouvoir éclairant varie aussi avec la nature des hydrocarbures.

L'inflammabilité et l'étendue de la flamme varient avec la proportion de matières volatiles,. et vont en diminuant à mesure qu'on avance dans la série. Les lignites s'enflamment un peu audessus de 300® : les anthracites à800^ Ces derniers ne donnent à peu près pas de flamme.

44. Cendres. — - Les cendres des charbons fossiles se composent ""principalement de matières terreuses, surtout d'argile. Elles contiennent peu de phosphore, mais toujours plus ou moins de pyrite : ce corps est nuisible dans plusieurs cas. Ces cendres sont rarement tout à fait fusibles ; la présence de l'oxyde de fer les rend souvent susceptibles de se ramollir et de s'agglomérer en mâchefer. Lorsqu'il est absent, elles sont en général pulvérulentes.

46. Cohéftion. — On mesure la cohésion des houilles au moyen de l'appareil représenté (fig. 6). C%îst un cylindre en tôle portant à l'intérieur deux ou trois cloisons, parfois une seule. On y met 100 morceaux de charbon pesant 500 gr. chacun et on fait faire au cylindre 50 tours en deux minutes. On retire le charbon et on le crible sur une grille dont les barreaux ont 3 centimètres d'écartement. Ce qui passe est considéré comme

menu, et la proportion de gros qui reste sur la grille sert de mesure à la cohésion. Un charbon donnant plus de 40 0/0 peut être considéré comme assez dur.

Fig. 6. — Treuil à cohésion.

La cohésion dépend de bien des circonstances variables ; cependant, en général, les charbons secs, à longue flamme, sont les plus durs. Ils peuvent donner de 50 à 6/) 0/0 à Tessai : après eux viendraient certains anthracites. Les charbons à courte flamme donneut rarement plus de 45 0/0. Les charbons gras peuvent donner environ 35 0/0. Certains charbons gras et certains lignites terreux ont une cohésion presque nulle.

4LG. AUérationtt des stoeks.— Les propriétés des charbons se modifient peu à peu par l'exposition à Tair (1). Le pouvoir calorifique diminue, ainsi que le pouvoir collant, ce dernier peut même disparaître tout à fait ; les rendements en coke et en gaz varient peu et d'une façon irrégulifere, mais le coke devient moins dur, le gaz moins éclairant. Ces phénomènes s'expliquent par le départ des hydrocarbures, qui subissent une oxydation lente. Dans certains cas, cette réaction s'active et dégage assez de chaleur pour que les tas prennent feu,

En général, les charbons les plus riches en matières volatiles sont les plus sujets à s'échauffer ; la pyrite peut aussi jouer un rôle nuisible, parce qu'elle dégage de la chaleur en se transformant en sulfate : toutefois, d'après les expériences de M. Fayol, ce rôle serait bien moins important qu'on ne Ta cru.

L'état de division a aussi une grande influence : les charbons menus, qui laissent filtrer peu d'air et lui offrent à l'intérieur du tas beaucoup de surface attaquable, sont les plus exposés à s'enflammer spontanément. La combustion ne pourrait se produire

(1) Voir la remarquable étude de M. Fayol, IM, 2, VIIL

COMBUSTIBLES POSSfLES 39

si la masse était tout à fait imperméable à Tair, ou si ce gaz y circulait assez librement pour la refroidir à mesure qu'elle tend à s*échaufier.

(L7. Moj^nm de préservation. — Pour prévenir la détérioration ou même la destruction des stocks de houille, il faut en assurer le refroidissement, car on ne peut guère songer à les préserver absolument du contact de l'air. Le moyen le plus sûr et le meilleur est de réduire la dimension des tas. On peut adopter comme règle qu'aucun point de l'intérieur ne doit se trouver à plus de deux mètres d'une surface libre. Cette limite sera du reste variable avec la nature du charbon : elle s'abaissera à 1 m. 50 s'il est très inflammable ; elle pourra s'élever à 3 m. dans le cas contraire.

Si on veut entasser sur une plus grande hauteur,il faudra refroidir l'intérieur en y ménageant des conduits où circulera l'air, mais il serait imprudent de provoquer l'arrivée de ce gaz au contact du charbon : les courants de refroidissement doivent circuler dans des conduits étanches. Par exemple, on construira sur Taxe de remplacement futur du tas une galerie voûtée ouverte aux deux bouts. En laissant tomber d'une estacade le charbon sur la voûte, il s'établira un double talu^ et on pourra sans inconvénient former un tas sur 4 m. de hauteur et 2 m. de largeur de chaque côté des piédroits de la galerie.

Malgré ces précautions, les combustibles perdront toujours de leur valeur s'ils restent longtemps en stock.

Dans les grandes usines, on reçoit en général plusieurs sortes de combustibles, et on les entasse dans des cases entourées de murs sur trois côtés pour isoler chaque qualité. Il est bon que le sol de ces cases soit dallé en pierre ou mieux en fonte : de cette façon les charbons ne se salissent pas^ et si certains lots sont impurs, le vendeur ne peut en décliner la responsabilité.

49. Essai des combustibles. — Le plus souvent, pour examiner une houille au laboratoire, on fera la dessiccation à 100^, et, en calcinant l'échantillon dans un creuset fermé on aura sa proportion en coke, laquelle servira à déterminer celle du carbone fixe. La détermination du pourcentage des cendres se fera en brûlant un échantillon au moufle dans une capsule. Dans certains cas, et d'après l'usage auquel sera destinée la houille, il sera aussi intéressant de doser le soufre.

Cas essais se répètent généralement à chaque réception de combustible ; au contraire, la détermination du pouvoir calorifique se fait seulement lorsque l'on expérimente ou que l'on emploie un combustible nouveau, les variations qui peuvent ensuite se présenter dans ses qualités ne dépendant plus que de son degré d'humidité et de sa teneur en cendres.

Autrcrois on déterminait le pouvoir calorifique parla quantité de plomb réduit obtenue en traitant le combustible dans un creuset avec excès de litharge. Cette méthode ne donne que des chiffres très incertains ; on peut aujourd'hui faire une détermination exacte et rapide du pouvoir calorifique au moyen de la bombe Mahler.

d». Bombe Halher ((ig. 7). — Pour mesurer les chaleurs dégagées dans certaines réactions, M. Berthelot s'est servi

Fig. 7. — Bombe Halher.

A, enveloppe isolatrice. — B, obus. - C, capsule soutenue par une électrode el recevant le conibuslible à essayer. — D, calorimètre. — E, tige de platine placée dans le prolongement de la seconde électrode. — F, pelile spirale en fil de fer allumée parle courant électrique el servant d'amorce. — 0, tube d'oxygène servant à opérer la combustion de l'éclianlillon de charbon. — S, agitateur. - T, rliermométre. — P, pile servant à l'allumage de la spirale F.

d'une bombe entièrement fermée que l'on plonge tout entière dans un calorimètre, M. Malher a combiné un appareil pratique pour appliquer ce principe à la détermination des pouvoirs calorifiques des combustibles. C'est ua obus terminé par un bou-

chon vissé. Ce bouchon laisse passer deux fils de platine entourés d'un enduit isolant; l'un des doux supporte une coupelle en platine, l'autre vient se terminer presque au-dessus du bord de la coupelle de manière à ce qu'on puisse faire jaillir entre les deux une étincelle.

On peut aussi réunir les deux conducteurs par un fil de platine très fin, que le courant fait rougir. On place sur la coupelle le charbon pesé, en poudre fine, après avoir versé au fond une petite couche d'eau, puis on visse le bouchon et l'on comprime dans l'appareil de l'oxygène à une pression de 25 kg. On, fait alors passer le courant, qui peut être fourni par trois éléments Bunsen, par exemple. Aussitôt le charbon allumé, la combustion, en présence d'oxygène sous pression, se propage rapidement et est complète ; tout Tobus est, du reste, noyé dans un calorimètre, de manière qu'on recueille intégralement la chaleur dégagée. On mesure la température au moment où elle devient stationnaire, et on en déduit la quantité de chaleur produite.

Après l'opération, on peut faire dégager lentement les gaz et les analyser. Pour les mesures précises, il faut doser l'acide azotique qui s'est condensé dans l'eau au fond de la bombe et dont la formation correspond à une certaine quantité de chaleur.

Cet appareil est aujourd'hui très répandu et a remplacé toutes les anciennes méthodes de mesure du pouvoir calorifique, qui étaient loin d'offrir la même précision.

ftO. A.chat des houilles. — • La nature du charbon varie peu dans le même champ d'exploitation, et sa valeur ne dépend que de l'état de division et de la teneur en cendres. Sur les mines, on fait plusieurs catégories correspondant à des divisions déterminées, qu'on sépare au moyen d'un criblage sur des grilles successives. Les marchés passés avec les usines fixent la provenance et la catégorie du charbon qui devra être livré ; ils stipulent le plus souvent un maximum de teneur en cendres : le vendeur est soumis à une amende lorsque ce maximum est dépassé et reçoit parfois une prime lorsqu'il n/est pas atteint. L'amende ou la prime est en général de 30 à 50 centimes par unité de cendres(l) etpar tonne. Elle peut atteindre 1 franc lorsqu'on tient beaucoup à la pureté.

(1) C'est-à-dire que si le maximum est par exemple de 10 0/0, un charbon contenant 11 ou 42 0/0 de cendres sera payé fr. 30 ou fr. 50 de moins par tonne.

42 CHAlPITRE premier. — COMBUSTIBLES SOLIDES

Chaque livraison doit être contrôlée par une ou plusieurs prises d'essai soignées qu'on soumet à Tincinération. Dans certains cas il pourra être utile de stipuler aussi un maximum d*humidité.

Les usines métallurgiques emploient surtout les houilles à l'état de tout venant bu menu sortant : c'est un mélange dé menu et de gros fragments, tel que le donne l'exploitation. Parfois on enrichit ce mélange en y ajoutant des fragments plus gros (chatilles, dragées, etc.) obtenus par un triage. On réserve les catégories spéciales, comme les chatilles ou les dragées, pour les opérations exigeant une haute température.

La valeur de la houille est très variable suivant les districts; elle s'abaisse à o ou 6 fr. dans les pays très favorisés comme l'Angleterre^ la Westphalie, la Sibérie. Les menus pour usine peuvent valoir de 7 à 10 fr. en Belgique, de 9 à 12 dans le Nord et le Pasde-Calais. Dans les bassins du centre de la France, les menus gras valent de 11 à 15 fr. suivant les qualités, les menus à gaz de 15 à 20 fr., les menus secs de 10 à 13 fr., les menus maigres de 7 à 11 fr. Ces prix sont du reste sujets à des oscillations importantes, suivant l'état de Tindustrie.

La valeur des lignites est inférieure de plus de moitié à celle des houilles. Le prix de la tonne peut varier de 3 à S fr. en Saxe et en Bohème, où il en existe de grandes exploitations. En France, le seul bassin important est celui de Fuveau (Bouchesdu-Rhône), où le prix moyen sur place peut atteindre 10 fr., par suite de Téloignement des bassins houillers.

Le transport de la houille se fait le plus souvent par chemins de fer ou par canaux. Par chemins de fer, le transport coûte en général moins de fr. 10 par tonne kilométrique. En France, le tarif général comporte des prix variables de 8 à 4 centimes suivant la distance, mais les tarifs spéciaux comportent pour les grandes distances des réductions importantes qui vont quelquefois jusqu'à près de 50 0/0. Par canaux, les frais sont de 2 à 3 centimes par tonne kilométrique. Le transport par chars peut coûter environ fr. 30.

Le déchargement et le chargement effectués h la pelle peuvent revenir dans des conditions ordinaires à 15 ou 20 centimes par tonne. Ces frais peuvent s'abaisser à moins de 10 centimes h\où il existe des installations spéciales pour culbuter les wagons et charger avec des couloirs.

Nous allons maintenant dire quelques mots des propriétés

GOMBtJSTlBLES FOSSILES 43

spéciales à chaque catégorie de charbons, en renvoyant aux tableaux numériques pour toutes celles qui sont susceptibles de mesure. Il faut bien remarquer que Ton trouve dans la nature toutes les transitions entre les différents types que nous allons signaler ; certaines variétés pourront donc se placer en quelque sorte à la limite de deux types voisins et participer des propriétés de tous les deux.

él. Ugritite». — Les lignites comprennent plusieurs variétés ; les lignites secs sont les plus répandus, lis ont une cassure unie ou conchoïdale, une couleur noir ou brun foncé, un aspect le plussouvent terne, une poussière brune, une dureté assez grande. Ils brûlent avec une flamme longue et fuligineuse, en dégageant une odeur spéciale et fétide. Ils donnent un coke très friable, conservant la forme du fragment.

Ils sont en général assez impurs et humides ; ils contiennent souvent de 10 à 20 0/0 de cendres et de là 10 0/0 d'eau. Les cendres sont composées d'argile, de carbonate et de sulfate de chaux, de pyrite parfois très abondante.

On utilise ces combustibles à Tétat naturel pour les opérations ordinaires : on les transforme en gaz quand il faut beaucoup de chaleur ou que leurs impuretés sont nuisibles.

Les lignites terreux sont une espèce de tourbe tertiaire ; leur poussière est jaune ou brune. Ils sont très friables, impurs, humides, cendreux et pyriteux. La proportion de pyrite est parfois assez forte pour qu'on les emploie 'à la fabrication de la couperose^ comme dans le Soissonnais. On ne peut guère les utiliser qu'en en faisant des briquettes (comme à Halle). Ce sont de très mauvais combustibles.

Les lignites gras ou bitumineux, beaucoup plus rares, sont moins durs que les lignites secs, plus brillants, plus noirs. Ils se ramollissent au feu et donnent un coke spongieux faiblement aggloméré. Ils se rapprochent des roches à pétrole, et peuvent "être employés surtout pour recueillir les goudrons et les divers produits de leur distillation.

On trouve encore des gisements, presque toujours peu importants, de bois décomposés qu'on appelle bois fossiles et bitumineux, dont les propriétés sont intermédiaires entre celles des bois et des lignites.

69. Houilles sèehes. — Les houilles sèches ou flambantes, houilles à longue flamme qu'on nomme parfois à tort houilles maigres, sont dures, compactes, d'un brun noir ; elles brûlent avec beaucoup de flamme et de fumée. Elles donnent un coke conservant la forme du fragment, mais non aggloméré ; la car^ bonisation du menu laisse un résidu pulvérulent. Elles dégagent beaucoup de gaz à la distillation, mais ce gaz est peu éclairant.

Elles conviennent très bien pour le chauffage des fours de grandes din\ensions ou des fours à gaz. Le menu peut être utilisé à Tétat naturel dans les gazogènes, ou sur des grilles spéciales ; on peut aussi en faire des briquettes.

63. Houillefl ^rasftes. — Les houilles grasses sont moins dures et moins tenaces que les précédentes ; elles ont une couleur noire, un éclat assez vif, et présentent souvent des alternances de bandes ternes et brillantes. Leur cassure est plutôt lamelleuse. Leur dureté diminue en général avec la richesse en matières volatiles.

Ce qui les caractérise, c'est qu'elles se gonflent et fondent au feu en donnant un coke bien aggloméré. De plus, elles dégagent un gaz éclairant. Ces diverses propriétés les rendent propres aux usages les plus variés. On peut brûler leur menu facilement sur des grilles ordinaires, parce qu'il s'agglomère de lui-même, et leur pouvoir calorifique élevé en fait d'excellents charbons de chauflage. On peut aussi les distiller avec avantage, car tous leurs produits sont utilisables : le gaz sert à l'éclairage, les eaux, à la fabrication des produits ammoniacaux, le goudron est utilisé dans bien des industries diverses, et le coke fournit un très bon combustible. Aussi ces charbons sont ceux qui ont le plus de valeur industrielle.

On peut y distinguer plusieurs variétés.

Les plus riches en matières volatiles peuvent être appelées houilles grasses à longue flamme, ou encore houilles à gaz. Ce sont celles qui donnent le plus de gaz et par suite celles qui con- ' viennent le mieux à la fabrication spéciale de ce produit. Elles donnent un coke léger, poreux, qui est peu employé en métallurgie, mais qui convient bien au chauflage domestique. Elles brûlent avec une longue flamme et se prêtent bien à l'alimentation des gazogènes ou au chauffage des grands fours ; mais leur prix est assez élevé, à cause de leurs propriétés spéciales.

Combustibles fossiles 45

Les houilles grasses les moins riches en matière volatile sont désignées sous le nom de houilles demi-grasses, de houilles grasses à courte flamme, ou de houilles à coke. Ce sont celles qui donnent le moins de gaz, mais le plus de coke, et ce coke est beaucoup plus dur et plus dense que celui des houilles très grasses : ce seront donc celles qui conviendront le mieux à la fabrication du coke métallurgique. Elles brûlent avec une flamme courte, mais elles ont le pouvoir calorifique le plus élevé de toute la série : aussi conviennent-elles très bien pour le chauffage des fours de dimensions moyennes.

Entre ces deux termes extrêmes viennent se placer les houilles grasses moyennes, qui pressentent une composition et des propriétés intermédiaires. Elles peuvent servir au besoin à la fabrication du coke ou à celle du gaz, mais elles donnent moins de gaz que les houilles à longue flamme, moins de coke et un coke moins dur que les houilles demi-grasses. Si on a le choix, on les réservera plutôt pour le chauffage. Les plus pures, lorsqu'elles collent bien et forment voûte dans le foyer^ s'emploient pour la petite forge, sous le nom de houilles maréchales. Les bonnes houilles pour petite forge sont assez rares et valent au moins autant que les charbons à gaz.

&4. HQuilles maig^res. — Les houilles maigres sont noires^ souvent ternes, assez friables, cependant un peu plus dures que les houilles demi-grasses.

Elles brûlent sans fumée, avec une flamme courte et de peu de durée. Elles décrépitent parfois au feu.

Elles ne collent pas et donnent beaucoup de coke : mais il est très friable ou même pulvérulent.

Leur pouvoir calorifique est un peu inférieur à celui des houilles grasses, mais il est encore très élevé. Ce sont de très bons charbons de chauffage : seulement leur menu est difficile à employer parce qu'il passe à travers les grilles. On peut le brûler sur des grilles spéciales ou en faire des briquettes : ce dernier usage est très important en France. Dans certains districts où ces charbons sont abondants, on carbonise leur menu mélangé avec des houilles grasses.

66. Anthracites. — Les anthracites présentent à un plus haut degré encore les propriétés des houilles maigres ; ils ont

une couleur noire, un éclat un peu métallique. Lorsqu'ils sont purs, ils sont très durs et ont une cassure conehoïdale : lorsqu'ils contiennent beaucoup de cendres, ils deviennent tendres et la cassure est schisteuse.

Ils brûlent sans flamme et sans fumée : ils décrépitent souvent au feu, ce qui rend leur emploi difficile. Ils sont très peu inflammables et la combustion ne s*entretiont que s'ils sont entassés sur une assez grande hauteur, en fragments de dimensions modérées et régulières assurant bien la circulation de Tair.

SH. Coitibafttibles rares. — Nous citerons pour mémoii>e difl^érentes matières combustibles, plus rares et moins employées dans l'industrie.

Le pétrole est un mélange d'hydrocarbures liquides, correspondant à peu près à la formule C^^^ H^^i + 2^ comme le gaz des marais et ses homologues. Il s'emploie beaucoup en Amérique. En Europe il est d'un prix trop élevé pour les usages industriels.

L'asphalte se compose d'hydrocarbures solides à froid, mais fusibles à 100". Les calcaires asphaltiques, les schistes ou les calcaires bitumineux peuvent être distillés pour recueillir le bitume* et les huiles minérales : ils donnent souvent un gaz éclairant. Le résidu de la distillation contient assez de carbone pour former un combustible très médiocre qu'on utilise pour fournir la chaleur nécessaire à la distillation même.

Le Boghead d'Ecosse est un schiste noir terne, très bitumineux, donnant à la distillation un résidu charbonneux à 50 0/0 de cendres, beaucoup d'huiles et d'hydrocarbures volatils : on l'utilise pour enrichir le gaz en principes éclairants.

Le Cannel-Coal d'Angleterre, qu'on emploie au même usage, se rattache à la fois aux roches à pétrole et aux houilles. C'est pour ainsi dire une houille imprégnée de matières bitumineuses. Il s'enflamme très facilement et brûle comme une chandelle, avec une flamme fuligineuse. 11 donne 40 à 50 0/0 de matières volatiles à la distillation.

COMBUSTIBLES ARTIFICIELS

Les préparations que subissent les combustibles sont la dessiccation ou la torréfaction, la carbonisation et Tagglomération.

GOMBUSTIHLES ARTIFICIELS 47